ESTUDO DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE MISTURAS …...cura e teor de cal ___122 4.3.4 Comparação...

SHIRLEY MINNELL FERREIRA DE OLIVEIRA

ESTUDO DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE MISTURAS DE FOSFOGESSO E CAL PARA

UTILIZAÇÃO NA CONSTRUÇÃO RODOVIÁRIA

Orientador: Prof. Dr. Alexandre Benetti Parreira

São Carlos 2005

Dissertação apresentada à escola de Engenharia de São

Carlos, da Universidade de São Paulo, como parte dos

requisitos para a obtenção do Título de Mestre em

Engenharia Civil – Área de concentração: Transportes.

ii

DEDICATÓRIA

A Deus, fonte de misericórdia, em quem sempre posso confiar!

Ao meu pai Antonio Belarmino de Oliveira, pelo incentivo, apoio, companheirismo e amor e

à minha mainha, Maria do Carmo Ferreira de Oliveira, um exemplo de vida, bondade e amor, uma

mãe maravilhosa que sempre estará em meu coração!

Aos meus queridos e amados irmãos, Antonio Belarmino, Charles Elias e Maria Anunciada,

pelo imenso amor e por toda dedicação e apoio em todos os momentos de minha vida.

Aos meus queridos sobrinhos e sobrinhas, Bruno, Henrique, Helena Cristina, Rayssa, Cibele e

Rayanne, por compreenderem a minha ausência por esses anos em que foi realizado o mestrado .

Às minhas cunhadas, Cláudia e Heloisa, por todo apóio e carinho.

iii

AGRADECIMENTOS

A Deus por abençoar e iluminar meu caminho;

À minha família, a quem dedico todo meu esforço, minha alegria de viver, os bons resultados do

meu trabalho o carinho e incentivo ao longo de todas as conquistas de minha vida;

Aos meus amigos de Recife, minha terra querida, em especial a Ana, Ártemis, Carla, Carol, Erando,

Gabriella, Gisele, Maria da Paz (in memoria), Tycianna, aos colegas e professores da UNICAP;

À CAPES, pelo apoio financeiro cedido durante a realização desta pesquisa;

Ao professor Alexandre Benetti Parreira, de quem tive todo apoio e orientação para a realização

desta dissertação;

Aos professores do Departamento de Transportes da Escola de Engenharia de São Carlos – USP;

Aos meus colegas Eliana Fernandes, Hélio Marcos, Idalíria Moraes, Marta Pereira da Luz, Rogério

Neto, Takeda e Weslley pela cooperação durante a realização dos ensaios e pelo compartilhamento

de conhecimentos e experiências;

Aos funcionários do laboratório de Estradas e de Saneamento da EESC/USP, Gigante, Paulo, João

e Júlio pela participação dedicada e prestativa na execução dos ensaios desta pesquisa;

A todos meus amigos e colegas de São Carlos e do Departamento de Transportes, em especial a

Adson, Aline, Anthony, Carla Cristina, Cascia, Celane, Cheetara, Cida, Cira, Cláudio (marido da

Zoró), Cynthya, DG, Daniele (Bananex), Fernando, Garibaldi, Geraldo, Giseli (Gi), Heliana, João

Cristina, John Bahia, Jussara, Junior, Ka Kuerne, Lia (Zoró), Luciana, Lucimar, Marisa, Roberta,

Rodrigo, Sérgio, Sílvia Melges, Silvia Cristina, Take a Shower, Tobias (pra casinha!), Vavá, ao

Crisntina’s sound, Anthony´s movel, Cristina’s car, Elza´s móvel, Ártemis movel.

Enfim, a todos que contribuíram direta e indiretamente para a realização deste trabalho,

Muito obrigada.

iv

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS_______________________________________________viii

LISTA DE TABELAS ______________________________________________xiii

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS________________________________xvi

LISTA DE SÍMBOLOS ____________________________________________ xvii

RESUMO________________________________________________________xix

ABSTRACT______________________________________________________ xx

1 INTRODUÇÃO_________________________________________________ 1

1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS______________________________ ________ 1

1.2 OBJETIVO_____________________________________________________ 5

1.3 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO____________________________ ______ 5

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA_________________________________ _____ 7

2.1 CONSIDERAÇÕES SOBRE RESÍDUOS SÓLIDOS______________ ______ 7

2.1.1 Resíduos Sólidos: Definição e Classificação__________________ ______ 7

2.1.2 Disposição Final dos Resíduos Sólidos______________________ _____ 10

2.2 AS INDÚSTRIAS DE FERTILIZANTES FOSFATADOS ____________ ____ 11

2.3 SUBPRODUTOS INDUSTRIAIS DO GESSO ________ ________________ 12

2.4 FOSFOGESSO________________________ ________________________14

2.4.1 Processo di-hidratado (DH)._ __ _________________________________16

2.4.2 Processo hemi-hidratado (HH) __________________________________ 17

2.4.3 Processo hemi-di-hidratado (HDH) _______________________________ 18

2.4.4 Processo anidro _____________________________________________ 19

2.4.5 Considerações complementares_________________________________ 20

v

2.5 DISPOSIÇÃO DO FOSFOGESSO _________________________________ 21

2.6 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DO FOSFOGESSO____________________ 21

2.7 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS __________________________________ 24

2.8 CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS E MINERALÓGICAS DO

FOSFOGESSO ___________________________________________________ 29

2.9 CARACTERÍSTICAS RADIOLÓGICAS _____________________________ 30

2.10 APLICAÇÃO DO FOSFOGESSO _________________________________ 32

2.10.1 Na agricultura ______________________________________________ 32

2.10.2 Na indústria química _________________________________________ 33

2.10.2.1 Indústria de cimento________________________________________ 33 2.10.2.2 Cargas minerais funcionais na indústria de papel _________________ 34 2.10.2.3 Recuperação do enxofre ____________________________________ 34 2.10.3 Na construção civil __________________________________________ 35

2.10.3.1 Fabricação de painéis, placas e blocos _________________________ 35 2.10.3.2 Produção de gesso ________________________________________ 36 2.10.3.3 Fabricação de agregado para concreto _________________________ 36 2.10.4 Na pavimentação ___________________________________________ 37

2.11 FOSFOGESSO COMPACTADO _________________________________ 37

2.12 MISTURAS CONTENDO FOSFOGESSO __________________________ 41

2.12.1 Misturas de fosfogesso e cimento_______________________________ 41

2.12.2 Misturas de fosfogesso e solo__________________________________ 45

2.12.3 Misturas de Fosfogesso e cinza volante __________________________ 48

2.12.4 Fosfogesso e concreto compactado rolado _______________________ 50

2.13 EXPANSIBILIDADE DE MISTURAS CONTENDO FOSFOGESSO _______ 53

2.14 A CAL ______________________________________________________ 54

2.14.1 Origem Mineral _____________________________________________ 54

2.14.2 Rochas carbonatadas cálcio-magnesianas________________________ 54

2.14.3 Cal virgem _________________________________________________ 55

2.14.4 Cal hidratada_______________________________________________ 56

2.15 A CAL COMO ESTABILIZANTE __________________________________ 57

2.15.1 Efeitos da cal sobre as misturas ________________________________ 59

2.15.2 Materiais calcários estabilizados com a cal _______________________ 61

3 MATERIAIS E MÉTODOS_______________________________________ 62

3.1 INTRODUÇÃO_____________________________________________ ___ 62

3.2 MATERIAIS __________________________________________________ 62

vi

3.2.1 Fosfogesso___________________________________________ __ 62

3.2.1.1 Coleta e preparação________________________________ ________ 62 3.2.1.2 Determinação do pH__________ _________ _____________________63 3.2.1.3 Granulometria_____________________________________ ________ 64 3.2.1.4 Massa específica dos sólidos________________________ ________ _64 3.2.1.5 Limites de Atterberg_________________________________ __ 65 3.2.2 A cal___________________________________________ ___________ 65 3.3 COMPOSIÇÃO DAS MISTURAS __________________________________ 66

3.3.1 Estudo preliminar ____________________________________________ 66

3.3.2 Estudo definitivo _____________________________________________ 66

3.4 ENSAIOS DE COMPACTAÇÃO DAS MISTURAS _____________________ 67

3.5 PROPRIEDADES MECÂNICAS DAS MISTURAS _____________________ 67

3.5.1 Ensaio de compressão simples__________________________________ 68

3.5.1.1 Análise dos resultados ______________________________________ 70 3.5.2 Ensaio de compressão diametral.________________________________ 71

3.5.2.1 Análise dos resultados ______________________________________ 74 3.5.3 Índice de Suporte Califórnia ____________________________________ 75

3.5.3.1 Condição do ensaio_________________________________________ 75 3.5.3.2 Análise dos resultados ______________________________________ 76 3.6 LIXIVIÇÃO E SOLUBILIZAÇÃO__________________________________ 76 3.6.1 Análise dos resultados_________________________________________81 3.7 ANÁLISE ESTATÍSTICA DOS RESULTADOS________________________ 81

3.7.1 Método para aceitação dos corpos de prova _______________________ 81

3.7.2 Análise de variância __________________________________________ 82

4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS _________________ 84

4.1 INTRODUÇÃO ________________________________________________ 84

4.2 ANÁLISE DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS DE COMPACTAÇÃO______ 84

4.3 PROPRIEDADES MECÂNICAS DAS MISTURAS _____________________ 87

4.3.1 Resistência à compressão simples_______________________________ 87

4.3.1.1 A influência do teor de cal____________________________________ 89 4.3.1.2 A influência do tempo de cura_________________________________ 94 4.3.1.3 Relação entre resistência à compressão simples, o tempo de cura, e o teor de cal _______________________________________________ ___ 97 4.3.2 Deformabilidade das misturas de fosfogesso e cal a partir dos ensaios de

compressão simples ______________________________________________ 101

4.3.2.1 Influência do teor de cal ____________________________________ 102 4.3.2.2 Influência do tempo de cura _________________________________ 106

vii

4.3.2.3 Relação entre E0, o tempo de cura e o teor de cal ________________ 109 4.3.3 Resistência à tração por compressão diametral ____________________ 113

4.3.3.1 Influência do teor de cal ____________________________________ 114 4.3.3.2 Influência do tempo de cura _________________________________ 119 4.3.3.3 Relação entre resistência à tração por compressão diametral, tempo de cura e teor de cal__ _______________________________________________122 4.3.4 Comparação das resistências à compressão simples e resistência à tração por

compressão diametral ___________________________________________ __126

4.3.5 Envoltória de resistência de Mohr – Coulomb 129

4.3.6 Índice de Suporte Califórnia (CBR)______________________________ 130

4.4 ANÁLISE DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS DE LIXIVIAÇÃO, SOLUBILIZAÇÃO E ABSORÇÃO ATÔMICA____________________________134 5 CONCLUSÕES E SUGESTÕES_________________________________ 135

5.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS ____________________________________ 135

5.2 CONCLUSÕES_______________________________________________ 135

5.3 RECOMENDAÇÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS 138 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS__________________________________ 140

ANEXO A_______________________________________________________ 151

ANEXO B_______________________________________________________ 153

ANEXO C_______________________________________________________155

ANEXO D______________________________________________________ 157

ANEXO E______________________________________________________ 159

ANEXO F______________________________________________________ 163

ANEXO G ______________________________________________________186

viii

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 2.1 – Diagrama representando as etapas do processo de obtenção

do fosfogesso_________________________________________ 15

FIGURA 2.2 - Curva de distribuição granulométrica do fosfogesso do estado

de Louisiana_________________________________________ 23

FIGURA 2.3 - Curvas granulométricas de dois fosfogesso ________________ 24

FIGURA 2.4- Distribuição granulométrica do agregado sintetizado pelo

processo de obtenção do dióxido de enxofre do fosfogesso____ 36

FIGURA 2.5 - Comparação entre a resistência à compressão simples de

fosfogesso estabilizado com 6% de cimento em função do

tempo de cura e pH ___________________________________ 43

FIGURA 2.6 - Resistência à compressão simples para mistura de fosfogesso

com os correspondentes teores de cinza volante ____________ 49

FIGURA 2.7 – Resistência à compressão simples x tempo de cura em

semanas, das diferentes misturas composta de cal, cinza

volante e fosfogesso di-hidratado ________________________ 49

FIGURA 3.1 - Fosfogesso bruto do tipo di-hidratado após secagem e

homogenização ______________________________________ 63

FIGURA 3.2 - Distribuição granulométrica do fosfogesso _________________ 64

FIGURA 3.3 - Equipamento para moldagem dos corpos de prova de

compressão simples (1) cilindro principal, (2) anéis

complementares, (3) êmbolos espaçadores ________________ 69

FIGURA 3.4 - Ruptura dos corpos de prova de compressão simples ________ 70

FIGURA 3.5 – Exemplo da estimativa de E0 a partir da determinação do

coeficiente “a”, segundo o modelo hiperbólico proposto por

DUNCAN & CHANG (1970)_____________________________ 71

FIGURA 3.6 – Realização do ensaio de compressão diametral_____________ 73

ix

FIGURA 3.7– Equipamento utilizado para a realização do ensaio de

compressão diametral _________________________________ 74

FIGURA 3.8 – Realização do ensaio do Índice de Suporte Califórnia__________76

FIGURA 3.9 – Procedimento de agitação da mistura fosfogesso e cal e do

fosfogesso puro, para o ensaio de lixiviação e solubilização_____77

FIGURA 3.10–Filtragem da amostra em papel de filtro após agitação

durante o ensaio de lixiviação e solubilização________________78

FIGURA 3.11-Filtragem a vácuo das amostras através de membrana de fibra

de vidro, para análise de metais__________________________79

FIGURA 3.12-Ensaio de solubilização, amostra lacrada por um período de 7

dias_________________________________________________80

FIGURA 4.1- Curvas de compactação das misturas de fosfogesso e cal_____85

FIGURA 4.2 - Massa específica seca máxima em função do teor de cal_______86

FIGURA 4.3 - Umidade ótima em função do teor de cal____________________86

FIGURA 4.4 – Variação da resistência à compressão simples, para misturas de

fosfogesso e cal ensaiadas sem imersão__________________90

FIGURA 4.5 – Variaçõa da resistência à compressão simples para misturas de

fosfogesso e cal ensaiadas após imersão_________________90

FIGURA 4.6 – Diagrama de barras - variação da resistência à compressão simples

para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas sem

imersão____________________________________________91

FIGURA 4.7 – Diagrama de barras - variação da resistência à compressão simples

para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas após

imersão____________________________________________91

FIGURA 4.8 – Variação da resistência à compressão simples para misturas de

fosfogesso e cal ensaiadas sem imersão__________________95

FIGURA 4.9 – Variação da resistência à compressão simples para misturas de

fosfogesso e cal ensaiadas após imersão__________________95

FIGURA 4.10 – Diagrama de barras - variação da resistência à compressão

simples para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas sem imersão

___________________________________________________96

x

FIGURA 4.11 – Diagrama de barras - variação da resistência à compressão

simples para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas após imersão 96

FIGURA 4.12 – Valores de RCS: equação 4.1 ¨versus¨laboratório ___________ 98

FIGURA 4.13 – Valores de RCS: equação 4.2 ¨versus¨laboratório ___________ 98

FIGURA 4.14 – Variação da resistência à compressão simples com o

tempo de cura e teor de cal - sem imersão _________________ 99

FIGURA 4.15 – Variação da resistência à compressão simples com o

tempo de cura e teor de cal - após imersão_________________ 99

FIGURA 4.16 – Variação do módulo tangente inicial para misturas de

fosfogesso e cal ensaiadas sem imersão _________________ 103

FIGURA 4.17 – Variação do módulo tangente inicial para as misturas

de fosfogesso e cal ensaiadas após imersão ______________ 103

FIGURA 4.18 – Diagrama de barras - variação do módulo tangente

inicial (E0) para misturas de fosfogesso e cal

ensaiadas sem imersão _______________________________ 104


inicial (E0) para misturas de fosfogesso e cal

ensaiadas após imersão ______________________________ 104


fosfogesso e cal ensaiadas sem imersão _________________ 106


fosfogesso e cal ensaiadas após imersão _________________ 107


inicial para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas

sem imersão________________________________________ 107


inicial para as misturas de fosfogesso e cal ensaiadas

após imersão _______________________________________ 108

FIGURA 4.24 – Valores de E0: equação 4.3 ¨versus¨laboratório ____________ 110

FIGURA 4.25 – Valores de E0: equação 4.4 ¨versus¨laboratório ____________ 110

FIGURA 4.26 – Variação da deformabilidade com o tempo de cura e

teor de cal - sem imersão______________________________ 111

FIGURA 4.27 – Variação da deformabilidade com o tempo de cura e

teor de cal - após imersão _____________________________ 111

xi

FIGURA 4.28 – Variação da resistência à tração por compressão

diametral para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas

sem imersão________________________________________ 115



após imersão _______________________________________ 115

FIGURA 4.30 – Diagrama de barras - variação da resistência à tração

por compressão diametral para misturas de fosfogesso

e cal ensaiadas sem imersão___________________________ 116



e cal ensaiadas após imersão __________________________ 116



sem imersão________________________________________ 120



após imersão _______________________________________ 120



e cal ensaiadas sem imersão___________________________ 121



e cal ensaiadas após imersão __________________________ 121

FIGURA 4.36 – Valores de RCD: equação 4.5 ¨versus¨laboratório __________ 124

FIGURA 4.37 – Valores de RCD: equação 4.6 ¨versus¨laboratório __________ 124


diametral com o tempo de cura e teor de cal - sem

imersão ___________________________________________ 125


diametral com o tempo de cura e teor de cal - após

imersão ___________________________________________ 125

xii

FIGURA 4.40 – Variação relativa das (RCS) e (RCD) em função do

teor de cal para misturas ensaiadas sem imersão e

após imersão para o tempo de cura imadiato ______________ 127

FIGURA 4.41 – Variação relativa (RCS) e (RCD) em função do teor de

cal para misturas ensaiadas sem imersão e com

imersão para o período de cura de 3 dias _________________ 127

FIGURA 4.42 – Variação relativa das (RCS) e (RCD) em função do

teor de cal para misturas ensaiadas sem imersão e

com imersão, para 7 dias de cura _______________________ 128

Figura 4.43 – Variação relativa das (RCS) e (RCD) em função do teor

de cal para misturas ensaiadas sem imersão e com

imersão, para 28 dias de ______________________________ 128

Figura 4.44 – Índice de Suporte Califórnia em função do teor de cal

para misturas de fosfogesso e cal _______________________ 132

Figura 4.45 – Expansão das misturas de fosfogesso e cal em função

do teor de cal _______________________________________ 133

xiii

LISTA DE TABELAS

TABELA 2.1 - Composição do fosfogesso do tipo di-hidratado (DH)

fonte Chang e Mantell, (1990)___________________________ 17

TABELA 2.2 - Composição do fosfogesso do tipo di-hidratado (DH),

fonte Chang e Mantell, (1990) & Kouloheris, (1980) __________ 18

TABELA 2.3 - Composição do fosfogesso do tipo hemi-di-hidratado (HH) _____ 19

TABELA 2.4 - Resultados de análises físicas de fosfogessos di-hidratados

advindos de três estados norte-americanos (TAHA & SEALS,

1991) ______________________________________________ 22

TABELA 2.5 - Resultados das análises físicas do fosfogesso. Fonte

Taha, Seals, Tittlebaum e Saylak ________________________ 22

TABELA 2.6 - Composição do fosfogesso estudado por Trichês &

Maccarini, 1988, produzido em Santa Catarina______________ 25

TABELA 2.7 - Análise do fosfogesso realizada por Freitas, (1992) __________ 25

TABELA 2.8 - Composição do fosfogesso estudado por Kobayashi,

(IPT, 2000ª) _________________________________________ 25

TABELA 2.9 - Composição química típica dos fosfogesso di-hidratado

encontrados na Turquia (ERDEM & ÖLMEZ, 1989),

nos estados norte-americanos de Louisiana, Texas e

Florida (TAHA & SEALS, 1991) e na Jordânia

(MOHAMMAD et al., 1999) _____________________________ 26

TABELA 2.10 - Composição química do fosfogesso di-hidratado e

anidro. Fonte Singh, 1990.______________________________ 26

TABELA 2.11 - Concentrações típicas de traços de elementos no

fosfogesso do estado de Luisiana. Fonte: TAHA et al.

(1995). _____________________________________________ 28

xiv

TABELA 2.12 - concentrações de traços de elementos presentes no

fosfogesso do “Freeport-McMoran, Inc” (TAHA et al.,

1992). ______________________________________________ 28

TABELA 2.13 - ρdmáx e ωo de fosfogessos di-hidratados produzidos na

Florida (EUA), obtidas dos ensaios de compactação

Proctor normal e Proctor modificado (adaptado de

CHANG & MANTELL, 1990) ____________________________ 39

TABELA 2.14 - Resistência à compressão simples fonte, (Gerrity et

al., 1994) ___________________________________________ 44

TABELA 2.15 – Variação do teor de fosfogesso di-hidratado, solo e

CR-70, FIGUEROA et al. (1987)._________________________ 47

TABELA 2.16 – Proporções de Mistura de fosfogesso com concreto

rolado compactado utilizadas no campo experimental

para projeto de pavimento, Taha & Seals (1991) ____________ 51

TABELA 2.17 – Propriedades mecânicas de laboratório e de campo

das misturas de concreto compactado rolado Taha &

Seals (1991)_________________________________________ 52

TABELA 2.18 – Propriedades mecânicas de laboratório e de campo das misturas

de concreto compactado rolado Taha & Seals (1991) _________________ 54

TABELA 3.1 - Características da cal cálcica, Supercal CH-III 65

TABELA 3.2 - Misturas ensaiadas com os respectivos teores de cal 66

TABELA 4.1 - Massa específica seca máxima e umidade ótima das

misturas de fosfogesso e cal ____________________________ 84

TABELA 4.2 – Resistência à compressão simples e sua variação____________ 89

TABELA 4.3 - Resistência à compressão simples de misturas de solo

e cal e fosfogesso e cal ________________________________ 93

TABElA 4.4 - Resistência à compressão simples de misturas de

fosfogesso e cal e fosfogeso e cimento____________________ 93

TABELA 4.5 - Influência das variáveisdo estudo sobre os resultados de RCS _ 100

TABELA 4.6 - Módulo tangente inicial e sua variação ____________________ 102

TABELA 4.7 - Módulo tangente inicial de misturas de fosfogesso e cal, e

fosfogesso e cimento _________________________________ 105

TABELA 4. 8 – Influência das variáveis do estudo sobre os resultados do (E0)_ 112

TABELA 4.9 - Resistência àtração por compressão diamtral e sua variação___ 114

xv

TABELA 4.10 – Resistência à tração por compressão diametral de

misturas de solo e cal, e fosfogesso e cal _________________ 118

TABELA 4.11 – Resistência à tração por compressão diametral de

misturas de fosfogesso e cal, e fosfogesso e cimento________ 119

TABELA 4.12 - Influência das variáveis do estudo sobre os resultados da

(RCD)_____________________________________________126

TABELA 4.13 - Variação da coesão e ângulo de atrito interno com o teor de

cal e tempo de cura - sem imersão ______________________ 129

TABELA 4.14 - Variação da coesão e ângulo de atrito interno com o

teor de cal e tempo de cura - após imersão________________ 129

TABELA 4.15 - Valores de c e φ de misturas de solo e cal e

fosfogesso e cal _____________________________________ 130

TABELA 4.16 - Valores de CBR e expansão para o fosfogesso puro e

para as misturas de fosfogesso e cal_____________________ 131

TABELA 4.17 - Influência das variáveis do estudo sobre o ensaio de

CBR ______________________________________________ 133

TABELA 4.18 - Análise das impurezas obtidas de amostras soltas e compactadas de fosfogesso puro___________________________________134

xvi

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABCP Associação Brasileira de Cimento Portland ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ASTM American Society for Testing and Materials CBR Índice de Suporte de Califórnia CNEN Comissão Nacional de Energia Nuclear CI Curie DER-SP Departamento de Estradas de Rodagem de São Paulo DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem EESC-USP Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de São Paulo EUA Estados Unidos da América FIPR Florida Institute of Phosphate Research GO Estado de Goiás IBRAFOS Instituto Brasileiro de Fosfato IPEN Instituto de Pesquisas em Energia Nuclear IPT Instituto de Pesquisas Tecnológicas MG Estado de Minas Gerais NBR Norma Brasileira Registrada ppm Parte por milímetro RCS Resistência à compressão simples RCD Resistência à compressão Diametral S.D Sem data S.I. Sistema Internacional SP Estado de São Paulo STT Sistema de Transporte e Topografia TRB Transportation Research Board USP Universidade de São Paulo

xvii

LISTA DE SÍMBOLOS φ Ângulo de atrito interno ρdmáx Massa específica seca máxima ρs Massa específica dos sólidos s Desvio padrão Ag Prata Al2O3 Óxido de alumínio As Arsênio Ba Bário 214Bi Berílio-214 c Coesão C14 Carbono-14 CaO Óxido de cálcio CaSO4 Sulfato de Cálcio Cd Cádmio CO2 Óxido de carbônico CP II-E32 Cimento Portland composto com escória CP V ARI Cimento Portland de alta resistência inicia c.p. corpo de prova Cr Cromo Cr-VI Cromo-VI d Diâmetro E0 Módulo tangente inicial eq. Equação Fe Ferro Fe2O3 Óxido férrico h Altura H2O Água H2SO4 Ácido sulfúrico H3PO4 Ácido fosfórico HF Ácido fluorídrico Hg Mercúrio IP Índice de plasticidade K2O Óxido de potássio Mg Magnésio MgO Óxido de magnésio Mn Manganês MPa Mega-Pascal MR Módulo de Resiliência N Newton n Número de moléculas de água presente na composição do

fosfogesso n.d. Não detectado Na2O Óxido de sódio

xviii

NaOH Hidróxido de sódio nº Número P Fósforo p.p.m. Parte por milhão P2O5 Anidrido fosfórico ou óxido de fósforo 5 P4O10 Óxido de fósforo Pb Chumbo 210Pb Chumbo-210 214Pb Chumbo-214 pCi/g Pico Curie por grama PF Perda ao fogo pH Concentração hidrogeniônica PI Proctor intermediário PM Proctor modificado PN Proctor normal 210Po Polônio-210 214Po Polônio-214 218Po Polônio-218 226Ra Rádio-226 228Ra Rádio-228 RI Resíduo insolúvel 222Rn Radônio-222 S-2 íon sulfeto Se Selênio SiO2 Sílica ou óxido de silíciio t/a Toneladas por ano 228Th Tório-228 230Th Tório-230 232Th Tório-232 U3O8 Óxido de Urânio 234U Urânio-234 235U Urânio-235 238U Urânio-238 w Umidade do corpo de prova ωo Umidade ótima Zn Zinco 0C Grau Celsius 0F Grau Fahrenheit Ca(OH)2 hidróxido de Cálcio Ca10(PO4)6F2 Fluorapatita

xix

RESUMO OLIVEIRA, S. M. F. (2005). Estudo do comportamento mecânico de misturas de

fosfogesso e cal para utilização na construção rodoviária. São Carlos 2005.190p.

Dissertação de Mestrado. Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São

Paulo, São Carlos, 2005.

Este trabalho tem como objetivo estudar, a partir de ensaios de laboratório, o

comportamento mecânico de misturas de fosfogesso e cal destinadas à construções de

bases e sub-bases rodoviárias. O fosfogesso é um resíduo resultante da produção do

ácido fosfórico, principal componente de fertilizantes fosfatados. O fosfogesso é gerado

em grande escala, originando sérios problemas de armazenagem. Restrições de leis

ambientais e o aumento do custo de espaço para a armazenagem do fosfogesso têm

estimulado pesquisas para a aplicação desse material. Entre as pesquisas, encontra-se, o

aproveitamento desse resíduo como material de construção de bases e sub-bases

rodoviárias. As amostras destas misturas foram submetidas a ensaios de compressão

simples, compressão diametral e CBR. Nos ensaios de compressão simples e compressão

diametral, os copos de prova foram ensaiados sem imersão e após imersão prévia em

água por quatro horas. Para todos os teores de cal utilizados (0%, 3%, 5%, 7% e 10%) os

corpos-de-prova foram compactados na energia equivalente ao Proctor modificado. Para

cada teor de cal os corpos-de-prova passaram por processo de cura de 0, 3, 7 e 28 dias.

Quatro réplicas foram moldadas para cada condição de ensaio, obtendo-se a média dos

resultados pelo método estatístico de GRUBBS. Concluiu-se com esses ensaios que

valores crescentes de tempo de cura e de teor de cal conduziram a maiores valores de

resistência e de rigidez. Além disso, ensaios realizados após a imersão em água

apresentaram valores de resistência à compressão simples, resistência à compressão

diametral e rigidez menores do que os obtidos sem imersão. Observou-se também que as

misturas de fosfogesso e cal, no geral, apresentaram melhores resultados de resistência à

compressão simples, resistência à compressão diametral e coesão do que as misturas de

solo cal. Entretanto as misturas compostas por fosfogesso e cimento obtiveram valores

superiores de resistência e rigidez se comparada com as misturas de fosfogesso e cal.

Palavras-chave: fosfogesso, Misturas estabilizadas com cal, pavimento, reciclagem.

xx

ABSTRACT OLIVEIRA, S. M. F. (2005). Mechanical Behavior Study of mixtures of phosphogypsum and

lime to road construction utilization. São Carlos 2005 190p. – Dissertation of Master.

Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2005.

This work has the aim of study, considering laboratory experiments, the mechanical

behavior of a mixture of phosphogypsum and lime to be used in bases and sub-bases of

road construction. The phosphogypsum is a solid waste result of the phosphoric acid

production, main component of phosphor fertilizers. The phosphogypsum is generated in

large scale, causing serious problems of storage. Restriction of environment laws and the

increasing cost of the area needed for the phosphogypsum storage have stimulated

researches to this material application. Among these researches, there is the reutilization

of this waste as construction material of road bases and sub-bases. The samples of theses

mixtures were submitted to tests of unconfined compressive strength, indirect tensile

strength and California Bearing Ratio. In the tests of unconfined compressive strength and

indirect tensile strength, the specimens were submitted to two test conditions: without

immersion and with immersion in water for four hours. It was used 0%, 3%, 5%, 7% e 10%

of lime in the mixtures. All specimens were compacted in the energy modified Proctor.

Each specimens get through to a process of curing time of the 0, 3, 7 and 28 days. For

each condition test 4 copies were molded and the result got by the statistic method of

GRUBBS. With this tests, it was concluded that higher values of time of cure and the line

content led to higher strength and stiffness values. Besides, test performed after immersion

in water presented strength values for the unconfined compressive, diametral compression

strength and stiffness lower than those obtained without immersion. It also can be

observed that phosphogypsum and lime mixtures got better results of unconfined

compressive strength and diametral compression strength than soil and lime mixtures.

However, phosphogypsum and cement mixtures got better results of strength and stiffness

than phosphogypsum and lime mixtures.

Key-words: phosphogypsum, lime-Treated Mixtures, pavement, recycling.

Capítulo 1

1

1 INTRODUÇÃO

1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS

As atividades humanas têm como conseqüência a produção de diversos

tipos de resíduos que, dispostos de forma inadequada, podem provocar

problemas de ordem ambiental e de saúde pública. O crescimento populacional

e industrial tem levado ao incremento da geração desses materiais, o qual

pode afetar muito negativamente o meio ambiente em que vivemos.

Os resíduos industriais merecem atenção especial quanto ao seu

tratamento e sua disposição, pois, a sua maioria contém componentes

prejudiciais ao meio ambiente. Assim, a disposição de resíduos industriais em

aterros sanitários, a céu aberto ou descartados em lagos, rios e mares pode

provocar prejuízos ao equilíbrio da natureza e também perdas econômicas.

A reciclagem de resíduos industriais visa evitar possíveis impactos

ambientais decorrentes de seu descarte e reduzir os custos de gerenciamento

e manutenção das áreas de deposição. Na indústria da construção civil, a

reciclagem também possibilita a substituição e minimiza a exploração de

grandes quantidades de recursos naturais. Embora o uso de resíduos na

construção civil seja estudado há algum tempo, nos últimos anos tem crescido

o interesse pela aplicação desses materiais. Esse interesse deve-se à soma de

razões ecológicas, econômicas e tecnológicas.

Dentre os resíduos industriais, destaca-se o fosfogesso, que é gerado

pelas indústrias de fertilizantes fosfatados através do ataque da rocha fosfática

com ácido sulfúrico, para a produção do ácido fosfórico. O fosfogesso é um

sulfato de cálcio hidratado, com diferentes graus de hidratação, variando de

anidro a di-hidratado. A composição do fosfogesso em seu estado bruto

apresenta concentrações de radionuclídeos originados das séries naturais do

urânio (226 Ra, 210 Po, 210 Pb, 230 Th, 234 U, 235 U, 238 U), das séries naturais do

Capítulo 1

2

tório (228 Th, 228 Ra, 232 Th), urânio-238, rádio-226 e radônio-222, ácidos livres e

traços de metais pesados, dentre outras impurezas presentes em sua

composição química (BARNETT, 1999).

Para a produção de 1 tonelada de ácido fosfórico são necessárias 3,1

toneladas de rocha fosfática e 2,6 toneladas de ácido sulfúrico (VALERY,

1991). Para cada tonelada de ácido fosfórico produzida, resultam cerca de 4,5

toneladas de fosfogesso. Esse valor é muito expressivo e pode variar com a

composição da rocha fosfática (FREITAS, 1992; VALERY, 1991;

DAMASCENO, 1994). Segundo dados do IBRAFOS, no Brasil, produziu-se

1.785.000 toneladas de fosfogesso em 2001.

A destinação final do fosfogesso pode ser realizada através de sua

deposição em grandes áreas a céu aberto próximas às fábricas, ou através de

seu descarte em rios e oceanos. A maneira de disposição adotada depende da

disponibilidade e do custo de áreas nas proximidades da indústria geradora. A

legislação ambiental tem aplicado um rígido controle sobre as áreas de

deposição de resíduos, originando uma crescente pressão fiscalizadora sobre

as indústrias geradoras desses materiais (FREITAS, 1992; BARTL &

ALBUQUERQUE, 1992).

O manuseio e a disposição inadequados do fosfogesso podem provocar

sérios riscos ao meio ambiente, tais como: contaminações de mananciais de

água, do solo superficial e do subsolo, ocasionadas pela lixiviação dos metais

pesados e de substâncias ácidas provenientes do material. Os efeitos

causados pelas suas partículas radioativas, esses ainda não foram plenamente

avaliados.

Os problemas decorrentes do aumento da produção de fertilizantes e

conseqüentemente da quantidade de resíduos armazenados devem ser

analisados e solucionados. Uma das alternativas é a sua aplicação na área

agrícola como fonte de cálcio, principalmente para solos tropicais e sub-

tropicais; ou ainda, como fonte de enxofre para solos que apresentam ausência

desse nutriente. O fosfogesso também pode ser utilizado como redutor de

alcalinidade e salinidade em solos salinos ou com alto teor de sódio, resultando

na melhoria de culturas e qualidade de frutas (SILVA, 1997).

Capítulo 1

3

Na indústria cimenteira, o fosfogesso é utilizado como retardador de

pega. Na construção civil, placas, painéis, tijolos e ladrilhos podem ser

confeccionados a partir desse material. E ainda, na área de pavimentação, é

possível a sua aplicação na construção de bases, sub-bases e aterros

rodoviários. Essa última aplicação tem a vantagem de associar a possibilidade

da utilização de grandes quantidades do resíduo à substituição da exploração

de recursos naturais.

No entanto, o aproveitamento do fosfogesso é ainda muito limitado em

relação à quantidade produzida, constituindo-se em importante tema para

novas investigações tecnológicas (ABREU, 1992; BARLT et al., 1992).

Estudos sobre a potencialidade do emprego do fosfogesso como

material para construção de bases e sub-bases de pavimentos foram

realizados no Brasil por Maccarini (1991), que analisou as propriedades

mecânicas do fosfogesso compactado. Na Escola de Engenharia de São

Carlos - USP, Ortiz (1997) estudou a resistência de misturas compactadas

compostas de fosfogesso anidro e solo. Em seguida, Takeda (1998) avaliou as

propriedades mecânicas de misturas de fosfogesso di-hidratado estabilizado

com cimento. Ainda para esta mesma mistura, Kobayashi (2000) e Silvestre

(2002), determinaram, respectivamente, a influência do tipo de cimento

utilizado na estabilização do fosfogesso, na expansibilidade e resistência da

mesma. Finalmente, Parente (2002) analisou o comportamento mecânico

dessa mistura quando submetida a ensaios triaxiais cíclicos.

Os estudos concluíram que, apesar do fosfogesso di-hidratado

compactado apresentar baixa resistência mecânica e instabilidade frente à

ação da água, se ao mesmo for adicionado algum agente estabilizante, de

maneira a induzir uma cimentação de suas partículas, o material resultante

oferece boas condições de resistência, rigidez e durabilidade.

Como já destacado, o fosfogesso, como muitos outros resíduos, não

pode ser empregado sozinho devido à sua baixa capacidade de suporte.

Entretanto, segundo Lahtinen (2001), misturas desses resíduos com

estabilizantes, como a cal ou cimento podem resultar num material adequado,

que apresente propriedades vantajosas como as seguintes:

Capítulo 1

4

• resistência à deformação;

• boa capacidade contra congelamento;

• boa capacidade de retenção de água;

• baixo peso;

• boa capacidade de suporte;

• trabalhável e fácil de construir.

A cal hidratada tem sido amplamente estudada pelos efeitos favoráveis

que tem no comportamento de solos com altos teores de finos. Quando se

adiciona cal a uma mistura ocorrem várias reações, entre as quais podemos

considerar:

• A permuta iônica e floculação, na qual verifica-se uma diminuição da

plasticidade devido à troca iônica os cátions Ca++ (produzidos devido

à adição de cal) vão adsorver-se à superfície das partículas,

diminuindo sua eletronegatividade, originando floculação

(aglomeração das partículas) e produzindo uma imediata melhora na

plasticidade, trabalhabilidade e resistência sem cura;

• A reação pozolânica, que é uma reação lenta que se produz em

meios de pH elevado, onde a solubilidade da sílica e alumina são

incrementadas e combinam-se com Ca++ para formar silicato de

cálcio, melhorando a resistência da mistura compactada e sua

estabilidade;

• A carbonatação, que é a combinação de óxido ou hidróxido de cálcio

com anidrido carbônico presente nas minúsculas bolhas de ar,

absorvidas na mistura do solo com a cal. A reação tende a refazer o

carbonato original, visto que a decomposição desse composto pelo

calor é uma reação reversível. Desse fato resulta a ação cimentante

da cal, porque ela faz aparecer um novo corpo sólido que trava e

firma as partículas do solo (GUIMARÃES, 1971).

Resultados de pesquisas têm sido divulgados destacando a melhoria do

comportamento de materiais calcários quando a cal hidratada é incorporada

Capítulo 1

5

aos mesmos. A resistência da mistura resultante é aumentada em decorrência

da cal fornecer íons de Ca++ solúveis o que proporciona a cimentação dos

carbonatos (GRAVES, 1987).

1.2 OBJETIVO

O principal objetivo desta pesquisa é determinar, a partir de ensaios de

laboratório, o comportamento mecânico de misturas de fosfogesso e cal.

Para se alcançar o objetivo proposto, misturas de fosfogesso e cal foram

submetidas a ensaios de compressão simples, compressão diametral e CBR,

para a obtenção da resistência à compressão simples, rigidez, resistência à

tração por compressão diametral, coesão, ângulo de atrito interno, índice de

suporte Califórnia e expansão do material. Foram avaliadas a influência das

condições de ensaio, ou seja, sem imersão e após imersão prévia em água por

um período de 4 horas, tempo de cura e porcentagem de cal. Para cada ensaio

e condições analisadas, foram moldados 4 corpos-de-prova, de maneira a

permitir a análise estatística dos resultados.

Destaca-se também a comparação do comportamento mecânico das

misturas de fosfogesso e cal com o das misturas de fosfogesso e cimento e

solo cal determinado em pesquisas anteriores.

1.3 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO

Este texto foi elaborado na forma de dissertação como parte dos

requisitos exigidos para a obtenção do título de Mestre em Transportes,

estando dividido em 5 capítulos.

O capítulo 1 apresenta a importância do aproveitamento de resíduos

sólidos na construção civil, bem como o objetivo a que se destina esta

pesquisa.

O capítulo 2 apresenta a revisão bibliográfica. Nesta etapa procurou-

se abordar principalmente aspectos relacionados à pesquisa, afim de auxiliar

na análise dos resultados.

O capítulo 3 descreve a caracterização dos materiais utilizados na

pesquisa, os procedimentos observados nos ensaios laboratoriais e o

Capítulo 1

6

processo de análise dos resultados. O capítulo 4 apresenta a análise dos

resultados obtidos.

Finalmente, o capítulo 5 aborda as principais conclusões obtidas e

sugestões para trabalhos futuros.

Capítulo 2 7

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 CONSIDERAÇÕES SOBRE RESÍDUOS SÓLIDOS

2.1.1 Resíduos Sólidos: Definição e Classificação

RESÍDUOS SÓLIDOS, de acordo com a norma NBR 10.004

(RESÍDUOS SÓLIDOS – DEFINIÇÃO E CLASSIFICAÇÃO), são sobras de

determinadas substâncias que se encontram no estado sólido e semi-sólido,

que resultam de atividades da comunidade tais como: industrial, doméstica,

hospitalar, comercial, agrícola, de serviços de varrição, como também lodos

provenientes de sistemas de tratamento de água, aqueles gerados em

equipamentos e instalações de controle de poluição, bem como de

determinados líquidos cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento

na rede pública de esgotos , ou exijam, para isso, saída técnica e

economicamente inviabilizada em face à tecnologia disponível.

De acordo com sua origem, os resíduos sólidos são classificados como:

doméstico ou residencial, industriais, resíduos de serviço de saúde, resíduos

de portos, aeroportos, terminais rodoviários e ferroviários, resíduos agrícolas,

entulho de obras, resíduos radioativos (lixo atômico).

Todos esses resíduos podem ser classificados, segundo a nova norma

da ABNT NBR 10.004 como:

Resíduos classe I (perigosos): pelas suas características de

inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxidade e patogenicidade, podem

apresentar riscos à saúde pública, provocando ou contribuindo para o aumento

da mortalidade ou ainda efeitos adversos ao meio ambiente, quando

manuseados ou dispostos de forma inadequada.

Resíduos Classe II A (não perigosos/não inertes): aqueles que não se

enquadram nas classificações de resíduos classe I – Perigosos ou de resíduos

Capítulo 2 8

classe II B – Inertes, nos termos desta norma. Os resíduos classe II A podem

ter propriedades, tais como: biodegradabilidade, combustibilidade ou

solubilidade em água.

Resíduos Classe II B (não perigosos/inertes): quaisquer resíduos que,

quando amostrados de uma forma representativa, segundo a ABNT NBR

10.007, e submetidos a um contato dinâmico e estático com água destilada ou

desionizada, à temperatura ambiente, conforme ABNT NBR 10.006, não

tiverem nenhum de seus constituintes solubilizados a concentrações superiores

aos padrões de potabilidade de água, excetuando-se aspecto, cor, turbidez,

dureza e sabor. Como exemplo destes materiais, pode-se citar rochas, tijolos,

vidros e certos plásticos e borrachas que não são decompostos prontamente.

Essa classificação baseia-se na presença de certas substâncias

perigosas, relacionadas na norma, e em testes laboratoriais complementares,

nos quais vários parâmetros químicos são analisados nos extratos lixiviados e

solubilizados dos resíduos.

Portanto, para a classificação de um resíduo são necessários os ensaios

de lixiviação e solubilização (NBR 10.005 e NBR 10.006, respectivamente),

após a utilização da NBR 10.004 (CLASSIFICAÇÃO DE RESÍDUOS).

Lixiviação é a operação de deslocamento ou arraste por meio líquido de

certas substâncias contidas nos resíduos sólidos (CETESB, 1993).

Outros termos muito utilizados no estudo dos aterros sanitários são:

chorume, percolado, impermeabilização, dentre outros. Estes itens são

definidos a seguir.

Chorume ou sumeiro é um líquido produzido pela decomposição da

matéria orgânica, disposta em aterros sanitários, que tem como características

a cor negra, ou mau cheiro e a elevada DBO (Demanda Bioquímica de

Oxigênio) (CETESB, 1993).

Percolado é o líquido que passa através de um meio poroso, para

filtração ou extração de substâncias desse meio. Em um aterro sanitário, o

percolado compreende geralmente o sumeiro diluído em águas percoladas em

massas de resíduos e materiais lixiviados (CETESB, 1993).

Capítulo 2 9

A CETESB (1993) divide os resíduos sólidos em três categorias: sólidos

industriais, semi-sólidos e sólidos urbanos, os quais estão definidos a seguir.

• Resíduos sólidos industriais: são os resíduos sólidos e semi-sólidos

resultantes do processamento industrial, assim como determinados

resíduos líquidos oriundos do mesmo processamento que, por suas

características peculiares, não podem ser lançados na rede de esgoto

ou em corpos de água e não são passíveis de tratamento pelos métodos

convencionais. Incluem-se também os lodos provenientes das estações

de tratamento de efluentes. A eliminação dos resíduos sólidos de origem

industrial é problemática, considerando-se sua composição físico-

química e a grande quantidade gerada diariamente.

• Resíduos semi-sólidos: materiais, produtos e substâncias resultantes

dos processos industriais e de estações de tratamentos de efluentes que

não são passíveis de reaproveitamento e apresentam características

semi-sólidas;

• Resíduos sólidos urbanos: são todos os resíduos sólidos produzidos em

edificações residenciais, em estabelecimentos públicos e do comércio

em geral, assim como aqueles resultantes das diversas atividades de

limpeza urbana. Excluem-se os resíduos sólidos industriais, conforme

definidos acima, os resíduos produzidos em estabelecimentos

hospitalares, portos e aeroportos que, por suas características

peculiares e conforme legislação vigente exige cuidados especiais

quanto ao acondicionamento, coleta e disposição final.

A reciclagem, ou seja, o retorno ao consumo dos materiais que ainda

possuem algum valor agregado, é o mais indicado, podendo ser realizado de

quatro formas básicas: reciclagem primária, secundária, terciária e quaternária.

• Reciclagem primária: é a recuperação de uma matéria-prima dentro do

próprio processo de produção, dentro ou fora da indústria geradora de

refugo;

• A reciclagem secundária: ocorre na recuperação dos resíduos sólidos

urbanos, em que vários materiais estão misturados e necessitam de

separação prévia, total ou parcial, para readmissão ao ciclo de consumo.

Capítulo 2 10

• A reciclagem terciária: refere-se à despolimerização e/ou decomposição

e reutilização dos monômeros e oligômeros formados a partir do refugo

plástico.

• A reciclagem quaternária: consiste na recuperação da alta quantidade

de energia química gasta na produção do material plástico, estocada

sob a forma de ligações químicas. O material é incinerado e a energia

liberada é utilizada para geração de calor, vapor e energia elétrica;

2.1.2 Disposição Final dos Resíduos Sólidos

Os aterros industriais podem ser classificados como I, II, (II A e II B),

conforme a periculosidade dos resíduos a serem dispostos, ou seja, os aterros

Classe I podem receber resíduos industriais perigosos; Classe II, resíduos não

perigosos; Classe II A não inertes e Classe II B, somente resíduos inertes.

Resíduos sólidos industriais não inertes normalmente têm sido

encaminhados para disposição final em aterros controlados, que em sua

maioria não operam de forma eficiente, além de estarem geralmente

localizados próximos a núcleos populacionais e ecossistemas importantes.

Na disposição final do resíduo sólido, independente da técnica

construtiva aplicada, existe o risco de contaminação das águas superficiais e

subterrâneas. Esse risco está aliado às falhas que eventualmente possam

ocorrer na construção e operação dos aterros e por infiltração e águas de

chuva que aumentam consideravelmente a quantidade de percolado.

Assim, os dados geológicos e geotécnicos constituem-se em

ferramentas fundamentais para a escolha do local mais apropriado para a

disposição de resíduos sólidos, pois as informações obtidas através desses

estudos contribuem, de forma decisiva, na minimização de impactos

ambientais.

O termo “Metais Pesados”, apesar de ser freqüentemente usado, não é

muito bem definido, podendo-se empregar como sinônimos: “elementos traço”,

“microelementos”, “metais traço”, “micronutrientes”, entre outros. Pode-se

definir metal pesado como um grupo de elementos que ocorrem em sistemas

Capítulo 2 11

naturais em pequenas concentrações e apresentam densidade igual ou acima

de 5g/cm3 (ADRIANO, 1986).

2.2 AS INDÚSTRIAS DE FERTILIZANTES FOSFATADOS

A indústria do fosfato tem como principal objetivo fabricar fertilizantes

fosfatados com teores elevados em P2O5 e de alta solubilidade em água para

utilização na transformação de solos improdutíveis em férteis.

A produção de fertilizantes fosfatados de alta concentração em P2O5 é

feita a partir de rochas fosfáticas e constitui-se de três fases: o beneficiamento

físico do minério, o tratamento químico e a preparação das misturas fosfatadas

comerciais.

Os depósitos de rochas fosfáticas são principalmente de origem ígnea e

sedimentar, embora essas rochas possam resultar também do intemperismo,

bem como de processos biológicos. Os depósitos de origem ígnea são

responsáveis por 15% a 20% da produção mundial de rocha fosfática e os de

origem sedimentar, por 80% a 85% (LIMA, 1989; FOSFÉRTIL, S.D).

Entretanto, cerca de 80% das reservas brasileiras são rochas ígneas,

também chamadas magmáticas ou eruptivas, cujos teores de P2O5 variam de

4% a 23% (DNPM, 1976; LIMA, 1989). Essas rochas encontram-se,

predominantemente, em Araxá (MG), Tapira (MG), Catalão (GO) e Jacupiranga

(SP).

O Brasil importa minério de fosfato natural de vários países, como

Estados Unidos, Israel, Marrocos e Tunísia, tendo importado em 1992, por

exemplo, cerca de 270 mil toneladas. O principal mineral componente das

rochas fosfáticas nacionais de origem ígneas é a apatita.

Silva (1980) apresenta rochas fosfáticas da seguinte forma: ¨emprega-se

o termo rochas fosfáticas na acepção de uma rocha natural, dotada de

suficiente quantidade de minerais fosfatados (usualmente fosfatos de cálcio),

de forma a permitir sua utilização de modo imediato, ou logo após ter sofrido

processos de beneficiamento, na manufatura de produtos fertilizantes. Os

principais minerais das rochas fosfáticas têm a estrutura apatita, cuja fórmula

química é do tipo Ca10(X2)(PO4)6, onde X representa os radicais hidroxila (OH),

Capítulo 2 12

cloreto (Cl), fluoreto (F) ou carbonato (1/2 CO3), quer de maneira individual,

quer de maneira coletiva. Dependendo do radical preponderante, as referidas

apatitas passam a ser denominadas hidroapatita, cloroapatita, fluorapatita ou

carboapatita, respectivamente.

As rochas fosfáticas de origem sedimentar estão localizadas

principalmente em Pernambuco, e em Patos de Minas (MG), podendo-se

destacar, nesse caso a fosforita. A fosforita é um fosfato tricálcio, amorfa,

proveniente de organismos marinhos, ocorrendo geralmente associada a

carbonatos de cálcio e de magnésio, óxidos de ferro e de alumínio e traços de

urânio e de tório (GUERRA, 1979).

No Brasil, as principais jazidas de rochas fosfáticas estão situadas nas

regiões nordeste e sudeste, sendo que a exploração mais significativa está na

região sudeste. Esse fato torna importante a avaliação de todos os aspectos

relacionados à utilização do fosfogesso uma vez que a proximidade dos

grandes centros consumidores pode torná-lo competitivo o gesso natural,

originário principalmente nas regiões norte e nordeste do País (ROSA, 1997).

2.3 SUBPRODUTOS INDUSTRIAIS DO GESSO

A gipsita é um mineral que se constitui na matéria prima para o gesso:

sua fórmula química é CaSO4.2H2O. Sua extração mundial encontra-se em

torno de 97 milhões de toneladas (SANTOS, 1998). Os Estados Unidos, com

reservas de gipsita da ordem de 50 bilhões de toneladas, são os maiores

produtores e consumidores mundiais (PEREIRA, 1973). Em segundo lugar está

a China, com 10,68%, e logo após o Irã, com 8,25% (SUMÁRIO MINERAL,

1996).

No Brasil, apesar das reservas de gipsita chegarem a quase 654 milhões

de toneladas, a produção ainda é pequena. As grandes reservas nacionais

encontram-se no Norte e Nordeste do país, principalmente nos Estados do

Pará com 60% e de Pernambuco com 30%. Os restantes das reservas estão

distribuídas pelos estados do Maranhão, Ceará, Rio Grande do Norte, Piauí e

Tocantins (SUMÁRIO MINERAL, 1996).

Capítulo 2 13

As melhores condições de aproveitamento das reservas de gipsita no

Brasil são encontradas no Pólo Gesseiro do Araripe, localizado no Estado de

Pernambuco, nordeste do Brasil. Com uma produção de aproximadamente 1,8

milhão de toneladas/ano, foi responsável por cerca de 96% da extração desse

mineral em 1998. A gipsita extraída destina-se principalmente a calcinação

(67%) e à indústria cimenteira (33%), sendo o uso para fins agrícolas

inexpressivo (0,1%). Do gesso natural obtido através da calcinação da gipsita,

cerca de 96% destina-se diretamente ao emprego na construção civil, seja

como gesso pra fundição (61%) ou como gesso para revestimento (35%). O

restante da produção é distribuído entre a confecção de moldes para a

indústria cerâmica (3%) e o uso hospitalar (0,4%) (SEBRAE, 1996; SUMÁRIO

MINERAL, 1996).

Os nomes usados na literatura científica para se referir às famílias dos

subprodutos do gesso são: gesso químico, gesso sintético, fosfogesso,

fluorgesso, titaniogesso e disulfogesso. Do ponto mineralógico, todos esses

materiais são sulfatos de cálcio, entretanto, produzido por diferentes processos

industriais.

O gesso natural é obtido a partir da calcinação da gipsita e é encontrado

na natureza sob a forma de sulfato de cálcio, (CaSO4.nH2O), em que n=0, ½ e

2 indicam, respectivamente, as formas alotrópicas anidra, hemi-hidratada e di-

hidratada de sua estrutura cristalina (TRICHÊS & MACCARINI, 1988).

Além do gesso natural, também podem ser encontrados no mercado

brasileiro os gessos residuais ou químicos, como o fosfogesso, que é um

subproduto obtido durante a produção do ácido fosfórico. Em 1995, a produção

nacional de fosfogesso foi da ordem de 3,3 milhões de toneladas, entretanto

apenas cerca de 844 mil toneladas foram comercializadas.

O gesso residual é obtido como subproduto durante a síntese ou

neutralização de alguns ácidos e efluentes. Os subprodutos do gesso são

encontrados em várias partes do mundo como um material de descarte,

geralmente mantidos em depósitos a céu aberto. O fosfogesso contribui com a

formação de depósitos que ocupam grandes áreas industriais, visto que vem

sendo produzido em grande escala. A maior parte do fosfogesso não tem

aplicação, tornando-se cada vez maiores os custos de implantação e de

Capítulo 2 14

manutenção de seus depósitos e os problemas de espaço físico para sua

armazenagem.

Destaca-se também o baixo consumo energético demandado na

produção do gesso e a possibilidade de utilização de resíduos provenientes da

indústria química (gesso residual), uma vez que a preocupação com o meio

ambiente vem assumindo peso cada vez maior na hora da escolha dos

materiais empregados nas indústrias de uma maneira geral.

2.4 FOSFOGESSO

O fosfogesso é um subproduto sólido gerado pelas indústrias de

fertilizantes fosfatados durante a produção do ácido fosfórico (H3PO4) (CHANG,

& MANTELL, 1990). A sua denominação, fosfogesso, indica sua origem

industrial (fosfo) e seu componente principal (gesso). Esse subproduto é sulfato

de cálcio (CaSO4) e, portanto, apresenta a mesma composição que o gesso

natural.

Devido à abundância e sua larga distribuição geográfica, o gesso tem

um valor mineral baixo e, em muitos casos, seu valor no solo antes da

exploração é considerado praticamente zero. Em face da competição

econômica com o gesso, o uso prático do fosfogesso requer pesquisas

inovadoras e contínuas.

A Figura 2.1 ilustra as etapas do processo de obtenção do fosfogesso

durante a fabricação do ácido fosfórico, (MANGIN, 1978).

De acordo com os processos para a produção do ácido fosfórico, podem

ser obtidos diferentes tipos de fosfogesso. Esses processos podem ser: por via

úmida, também conhecido como processo úmido, e o processo da fornalha

elétrica (alto-forno ou via térmica) (TAHA & SEALS, 1991).

O processo por via úmida (ou simplesmente: processo úmido) é o mais

utilizado e usa o ácido sulfúrico como umas das matérias-primas para reagir

com uma pasta fluida composta de rochas fosfáticas dissolvidas em ácido

sulfúrico. Durante o processo úmido, diferentes composições de fosfogesso

são obtidas: di-hidratado (DH), hemi-hidratado (HH), hemi-di-hidratado (HDH),

e anidro (PARREIRA, 2002).

Capítulo 2 15

Rocha fosfática (4t)

moagem

ataque

P2O5 (1t)Fosfogesso (5t)

filtração

H2SO4 (2,5t)

SO3

SO2

Enxofre (1,25t)

FIGURA 2.1 – Diagrama representando as etapas do processo de obtenção do fosfogesso, (MANGIN, 1978)

A temperatura e a concentração do ácido fosfórico são os fatores

responsáveis pelas diferentes formas alotrópicas do fosfogesso. As formas di-

hidratado, hemi-hidratado e anidro dependem principalmente da temperatura

de reação entre a rocha fosfática e das concentrações de ácido fosfórico

impregnadas no resíduo. Essa concentração é determinada pela quantidade de

água de lavagem usada para remover o P2O5 do sulfato de cálcio durante a

filtragem (TAHA & SEALS, 1991).

Segundo Mangin (1978a), Barbosa (1980), Fergunson (1988), e

Haridasan et al. (2000), o fosfogesso, obtido através do processo úmido, é

descrito pela equação abaixo:

[Ca3(PO4)2]3CaF2+10H2SO4+10nH2O→6H3PO4+10(CaSO4+nH2O)+2HF eq.(1)

em que:

[Ca(PO4)2]3CaF2-: Fluoropatita

H2SO4: ácido sulfúrico

H2O: água

CaSO4.nH2O: fosfogesso

H3PO4; ácido fosfórico

HF: ácido sulfúrico

O n na equação pode ter três valores diferentes: para n = 2 o fosfogesso

obtido é da forma di-hidratado (CaSO4.2H2O); para o n = ½, o fosfogesso

Capítulo 2 16

obtido é da forma hemi-hidratado (CaSO4.1/2H2O); e para o n = 0 o fosfogesso

é anidro (CaSO4).

Os tipos mais comuns são formados de acordo com o processo úmido

conforme citado abaixo:

2.4.1 Processo di-hidratado (DH).

Alguns pesquisadores como Mangin (1978), Kouloheris (1980), Chang &

Mantell (1990) e Taha & Seals (1991) definiram este processo como o mais

utilizado mundialmente, para a produção do ácido fosfórico, principalmente nos

EUA. Esse processo desenvolve-se em temperaturas entre 71ºC a 85ºC (160ºF

a 185ºF), resultando o fosfogesso di-hidratado (DH). Esse intervalo de

temperatura empregado é considerado baixo em comparação às temperaturas

usadas nos demais processos. Pelo processo di-hidratado são obtidas

concentrações de anidrido fosfórico que variam de 28% a 30%. Neste processo

quando produzido 1 tonelada de ácido fosfórico é gerado cerca de 5 toneladas

de fosfogesso di-hidratado (DH), (CaSO4.2H2O).

Dentre as vantagens que fazem desse processo o mais utilizado em

todo o mundo se comparado com os processos que produzem o fosfogesso

hemi-hidratado ou anidro, pode citar: baixo investimento de capital para

implantação do sistema de produção, custo de produção relativamente baixo e

grande flexibilidade para o uso de rochas de várias origens. Além dessas

vantagens, é possível efetuar-se a extração do urânio presente na sua

composição.

As desvantagens de obtenção de fosfogesso di-hidratado estão ligadas

ao menor rendimento de produção do ácido fosfórico, e às grandes

quantidades de impurezas presentes no fosfogesso obtido, tais como resíduos

de ácidos fosfórico e sulfúrico e de metais pesados que, podem poluir o meio

ambiente. Mangin (1978) argumentou que esse tipo de fosfogesso tem

recebido maior incentivo para reciclagem por ser mais poluente e gerar maior

acúmulo de material nos depósitos, em comparação aos outros tipos.

Capítulo 2 17

Chang & Mantell (1990) apresentaram resultados de análises químicas

desse tipo de fosfogesso obtido de uma rocha de boa qualidade sob boas

condições de operação mostrados na Tabela 2.1.

TABELA 2.1 - Composição do fosfogesso do tipo di-hidratado (DH) fonte Chang e Mantell, (1990)

Composição (%)

CaO 32,50

SO3 44,00

P2O5 0,65 F 1,20

SiO2 0,50

Fe2O3 0,10

Al2O3 0,10

H2O cristalizada 19,00

2.4.2 Processo hemi-hidratado (HH)

Este tipo de processo é empregado na África, Europa e principalmente

no Japão. O fosfogesso hemi-hidratado (HH) é obtido em intervalo de

temperaturas variando de 93ºC a 132ºC e produz ácido fosfórico hemi-

hidratado a concentrações de 38% a 42% de P2O5. A produção de 1 tonelada

de ácido fosfórico gera aproximadamente 4,3 toneladas de fosfogesso hemi-

hidratado.

As vantagens do processo hemi-hidratado com relação ao processo di-

hidratado, são as concentrações mais altas de P2O5, a dissolução mais rápida

da rocha fosfática e a maior velocidade de filtração do ácido fosfórico. A maior

concentração de P2O5 gera partículas mais finas de fosfogesso e com menores

quantidades de impurezas, (KOULOHERIS, 1980).

No Japão, a maioria das fábricas de fertilizantes fosfatados utiliza um

método modificado do processo hemi-hidratado que transforma diretamente o

fosfogesso em matéria-prima para a produção de cimento Portland, sem que o

mesmo passe por onerosos tratamentos de purificação. Esse método é

conhecido como processo “hemi nissan”, resultando no tipo de fosfogesso de

mesmo nome, utilizado como substituto do gesso natural. A implantação desse

processo no Japão é estimulada pela carência de jazidas minerais de gipsita

Capítulo 2 18

em seu território. Goers (1980) explicou que esse método, além de ser o

primeiro a produzir fosfogesso de qualidade suficiente para seu emprego

imediato na indústria do cimento, pode se adaptar a outras aplicações desse

resíduo na construção civil, como na produção de argamassas e blocos de

alvenaria.

Kouloheris (1980) & Chang & Mantell (1990) apresentaram as análises

desse tipo de fosfogesso de uma rocha de boa qualidade sob boas condições

de operação mostrados na Tabela 2.2.

TABELA 2.2 - Composição do fosfogesso do tipo hemi-hidratado (HH), fonte Chang e Mantell, (1990) & Kouloheris, (1980)

Composição (%)

CaO 36,90

SO3 50,30

P2O5 1,55

F 0,8

SiO2 0,70

Fe2O3 0,10

Al2O3 0,30

H2O cristalizada 22,00* * Valor aproximado

2.4.3 Processo hemi-di-hidratado (HDH)

O processo hemi-di-hidratado é utilizado na Europa e Japão. O processo

desenvolve-se a temperaturas variando de 90ºC a 100ºC (194ºF a 212ºF). As

concentrações de ácido fosfórico obtidas variam de 40% a 52%.

O processo hemi-di-hidratado (HDH) possibilita alcançar um resíduo

mais limpo, como o obtido pelo processo hemi-hidratado. O processo HDH

envolve a precipitação do sulfato de cálcio na forma hemi-hidratada seguida da

sua recristalização para a forma di-hidratada (LEGAL & MYRICK, 1968 apud

TAHA & SEALS, 1991).1

A razão da produção entre o fosfogesso e o ácido fosfórico é igual a do

processo hemi-hidratado, ou seja, para cada tonelada de ácido fosfórico são

1 LEGAL, C. C. & MYRICK, O. D., Jr. (1968). History and status of phosphoric acid. Phosphoric Acid, v.1, part 1, New York

Capítulo 2 19

obtidas 4,3 toneladas de fosfogesso. A economia de energia também é uma

característica desse processo, entretanto, os custos de manutenção dos

equipamentos são maiores do que no processo DH.

Chang & Mantell, (1990) apresentaram a composição desse tipo de

fosfogesso de uma rocha de boa qualidade sob boas condições de operação

mostrados na Tabela 2.3.

TABELA 2.3 - Composição do fosfogesso do tipo hemi-di-hidratado (HH) Composição (%)

CaO 32,20

SO3 46,50

P2O5 0,25

F 0,50

SiO2 0,40

Fe2O3 0,050

Al2O3 0,30

H2O cristalizada 20,00* *Valor aproximado.

2.4.4 Processo anidro

Esse processo produz o fosfogesso em condição anidra é desenvolvido

no intervalo de temperaturas de 120ºC a 130ºC. A produção de 1 tonelada de

ácido fosfórico gera cerca de 3,5 toneladas de fosfogesso anidro. Apesar de

produzir menor quantidade de fosfogesso, poucas fábricas no mundo adotam o

processo anidro, devido aos elevados custos de produção provocados pela

corrosão acelerada de máquinas e equipamentos industriais e pelo alto

consumo de energia. Nesse processo, a concentração P2O5 no ácido fosfórico

produzido atinge aproximadamente 50%.

Os custos de produção relativamente mais altos possibilitam a obtenção

de um fosfogesso produzido em menor quantidade e com menos impurezas.

Mesmo assim, são mais vantajosos, sob o ponto de vista econômico, os

processos di-hidratado e hemi-hidratado (PARREIRA, 2002).

Capítulo 2 20

No processo por via térmica é produzido o termofosfato, através de

transformações físicas e reações químicas entre o concentrado fosfático e

escórias magnesianas em altas temperaturas (CARMO, 1994).

Taha & Seals (1991) citam que o processo por via térmica é descrito em

três etapas. A primeira é feita através da redução química de rochas fosfáticas

em fósforos elementares (P4). Na segunda etapa, ocorre a oxidação do P4 por

combustão realizada em fornalhas elétricas, resultando em vapores de óxido

de fósforo (P4O10). Na terceira etapa, ocorre o processo de hidratação do

P4O10, que reage com a água produzindo o ácido fosfórico (H3PO4).

O ácido fosfórico assim produzido geralmente alcança concentrações de

54%, podendo ser maior reduzindo-se a quantidade de água usada na etapa

de hidratação do P4O10. A concentração é medida em termos de P2O5 (anidrido

fosfórico), que é a forma anidra do ácido fosfórico. A utilização do processo de

alto-forno está restrita ao uso de rochas fosfáticas que possuem elevada

concentração de apatita, de forma a fornecer, após seu processamento,

quantidade suficiente de fósforos elementares para compensar os custos de

consumo energético durante essa operação. A ocorrência de rochas fosfáticas

de tal qualidade é pequena, a ponto de dificultar a implantação desse processo,

optando-se, na maioria dos casos, pelo processo por via úmida.

2.4.5 Considerações complementares

Goers apud Gregory et al. (1984)2 considerou que o tipo e a

granulometria do fosfogesso obtido afetam a quantidade de ácido fosfórico

produzido pelo processo úmido, podendo, dessa forma, influenciar as

propriedades mecânicas do fosfogesso, principalmente quando usado em

misturas estabilizadas.

Visto que o fosfogesso bruto ou em seu estado natural é um composto

de sulfato de cálcio acrescido de uma combinação de impurezas, cujas

quantidades variam de acordo com a rocha fosfática e com o processo de

fabricação do ácido fosfórico, a sua adequação ao uso industrial exige que o

2 GOERS, W. E. (1980). Nissan Hemi Phosphogypsum. In: PROCEEDINGS INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON PHOSPHOGYPSUM, Lake Buena Vista, Florida, 5-7 November, 1980. v. 1, p. 36-52.

Capítulo 2 21

mesmo receba um tratamento de purificação, que consiste na retirada da maior

parte de suas impurezas – as que realmente afetam seu desempenho e o meio

ambiente.

2.5 DISPOSIÇÃO DO FOSFOGESSO

A maneira de disposição do fosfogesso mais indicada depende das

disponibilidades e dos custos das áreas apropriadas, da localização da fábrica

de ácido fosfórico e da legislação ambiental local.

O empilhamento em áreas próximas às fábricas é a forma mais comum

de depósito do fosfogesso, para a qual existem duas alternativas: disposição “a

úmido” ou “a seco”.

Na disposição “a úmido”, o gesso é depositado juntamente com a água

ácida residual da unidade de ácido fosfórico, na forma de uma suspensão, com

teores de sólidos variando de 5% a 20%. Essa suspensão é bombeada para

lagoas de sedimentação, onde o gesso, depois de decantado, é acumulado em

pilhas, por meio de “draglines”. As lagoas de sedimentação são limitadas por

diques construídos com o próprio fosfogesso. A água ácida separada é

drenada, através de canais que circundam as pilhas, para lagoas de processo,

que atuam como lagoas-pulmão com a finalidade de coletar as águas das

chuvas, para subseqüente evaporação pelo calor solar. Essas lagoas

funcionam também como locais de resfriamento para posterior recirculação da

água ácida, para reutilização na planta de produção de ácido fosfórico.

Na disposição “a seco”, o fosfogesso é depositado da unidade de ácido

fosfórico, sendo transportado por correias ou caminhões para área de

disposição final, onde é acumulado em pilhas.

2.6 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DO FOSFOGESSO

Os resultados da análise física do fosfogesso encontrados em

bibliografia apresentam diferenças quando comparados entre si em razão das

diferentes origens das amostras analisadas (SILVESTRE, 2002).

Ghafoori & Chang (1993) argumentaram que a granulometria do

fosfogesso varia de acordo com o processo de fabricação do ácido fosfórico, da

Capítulo 2 22

origem geológica e mineralógica da rocha fosfática e do tempo de lixiviação do

fosfogesso em depósitos. Os autores citaram o grau de moagem da rocha

fosfática durante a etapa inicial de produção do ácido fosfórico como um dos

fatores que determinam a composição granulométrica do fosfogesso formado.

As partículas mais grossas, por exemplo, são constituídas de areias

siltosas e de fragmentos não-reativos de rocha fosfática que não foram

processados na fábrica de fertilizantes fosfatados.

A Tabela 2.4 apresenta os resultados dos estudos realizados por Taha &

Seals (1991) referente à análise física dos fosfogessos produzidos nos estados

da Louisiana, Texas e Florida.

TABELA 2.4 - Resultados de análises físicas de fosfogessos di-hidratados advindos de três estados norte-americanos (TAHA & SEALS, 1991)

Valores Propriedades

Louisiana Texas Florida

Umidade (%) 8-12 20 3-18

Massa específica dos sólidos (g.cm-3) 2,32-2,35 2,30 2,31-2,53

Partículas passantes na peneira #200 (%) 74-75 75 30-82

Além dos resultados apresentados na Tabela 2.4, Taha, Seals,

Tittlebaum e Saylak, (1992), apresentaram as análises físicas do fosfogesso,

coletado das pilhas da Companhia Química Agrícola Uncle sam Plant, no

estado de Louisiana, conforme mostra a Tabela 2.5.

TABELA 2.5 - Resultados das análises físicas do fosfogesso. Fonte Taha, Seals, Tittlebaum e Saylak

Propriedades Fosfogesso

Umidade livre (%) 8-18

Umidade estrutural (%) 25-30

Densidade específica 2,35

A umidade livre desse material foi obtida com amostras secas em

temperaturas abaixo de 55ºC (131ºF). Esses autores chegaram à conclusão,

que o fosfogesso é considerado como material não plástico, consistindo de

partículas finas, comparáveis à areia fina e silte. Baseada na classificação

Capítulo 2 23

USCS, esse material pode ser classificado como ML. A Figura 2.2 mostra a

curva granulométrica desse fosfogesso.

0

20

40

60

80

100

0.01 0.1 1

Diâmetro dos gãos (mm)Po

rcen

tage

m q

ue p

assa

(%)

FIGURA 2.2 - Curva de distribuição granulométrica do fosfogesso do estado de Louisiana

No Brasil, Ortiz (1997) realizou ensaios de laboratório para caracterizar

fisicamente amostras de fosfogesso anidro obtidas em depósitos da indústria

de fertilizantes FOSFÉRTIL, localizada no município de Uberaba (MG). O autor

verificou que esse tipo de material, quando encontrado em seu estado natural,

possui granulometria variada, com grande percentual de partículas finas, cujos

diâmetros enquadram-se na faixa entre 0,02 e 0,5mm, como solo argiloso. O

fosfogesso anidro apresentou também índice de plasticidade nulo.

Takeda (1998) realizou as análises granulométricas em amostras de

dois fosfogessos de diferentes idades produzidos pela indústria de fertilizantes

fosfatados FOSFÉRTIL. Essas análises, baseadas pela norma brasileira DER-

SP M 6-61, mostraram que o fosfogesso comporta-se granulometricamente

como um silte, conforme ilustrado na Figura 2.3.

Gregory et al. (1994), Nanni & Chang (1989) e Ghafoori & Chang (1993)

encontraram, respectivamente, os seguintes valores de massa específica dos

sólidos de fosfogesso di-hidratado de diferentes fontes, originados do EUA com

amostras de diferentes fontes: 2,30g/cm3, 2,42g/cm3 e 2,39g/cm3. O valor

encontrado por Maccarini (1991) da massa específica dos sólidos do

fosfogesso di-hidratado produzido em Santa Catarina, Brasil, foi de 2,40g/cm3.

Capítulo 2 24

0

20

40

60

80

100

0.001 0.01 0.1 1 10

Diâmetro dos grãos (mm)

Porc

enta

gem

que

pas

sa (%

)

FIGURA 2.3 - Curvas granulométricas de dois fosfogesso (TAKEDA, 1998)

2.7 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

Silvestre (2002) cita que os mesmos fatores responsáveis pelas

características físicas do fosfogesso também interferem nas características

químicas. Os fatores supra citados interferem também nas características

qualitativas e quantitativas de suas impurezas (dentre elas, metais pesados e

elementos radioativos).

No processo úmido, particularmente, a definição da composição química

do fosfogesso está relacionada aos processos de reação química entre suas

matérias-primas e do grau de filtragem usado na separação entre o ácido

fosfórico e o fosfogesso.

No Brasil, Trichês & Maccarini (1988), Freitas (1992) e Kobayashi

(2000), apresentaram as características químicas do fosfogesso coletado da

Indústria Carboquímica Catarinense – ICC, localizado no Estado de Santa

Catarina, catalão Ultrafértil e na Indústria de fertilizantes FOSFÉRTIL,

localizada em Uberaba (MG), respectivamente, conforme apresentado nas

Tabelas 2.6, 2.7 e 2.8.

Capítulo 2 25

TABELA 2.6 - Composição do fosfogesso estudado por Trichês & Maccarini, 1988, produzido em Santa Catarina

Compostos Teor (%) SlO2 e mat. insolúvel 4,0%

Fe2O3 + Al2O3 3,5% CaO 37,0% SO4 51,5% MgO 0,42% P2O5 1,22%

Densidade real 2,4

TABELA 2.7 - Análise do fosfogesso realizada por Freitas, (1992)

Teor (%) Componente Tapira

(Fosfértil) Araxá (ICC) Catalão (Ultrafértil) Flórida

CaO 31,96 30,28 31,71 32,50 SO3 44,00 40,50 44,89 44,00 P2O5 0,78 1,26 0,56 0,65 Fe2O3 0,17 0,59 0,35 0,10 Al2O3 0,04 0,17 0,12 0,10 SiO2 1,58 0,34 0,92 0,50 TiO2 0,13 0,08 0,38 - BaO - - 0,10 - K2O 0,03 - - - MgO - 0,09 0,01 0,10 Na2O 0,05 - 0,06 -

F 0,25 0,58 0,57 1,20 TABELA 2.8 - Composição do fosfogesso estudado por Kobayashi, (IPT,

2000ª) Composição Teor(%)

Água livre ou umidade higroscópica 0,11 Água combinada(1) 18,80

Cal – CaO(1) 31,50 Anidrido sulfúrico – SO3

(1) 44,30 Sesquióxidos – R2O3

(1,2) 1,07 Anidrido fosfórico – P2O5

(1) 0,31 Insolúveis em ácido clorídrico – RI + SiO2

(1) 2,48 Anidrido carbônico – CO2

(1) n.d. Magésio – Mg(1) 0,09

(1) Ensaios que realizados em amostras isentas de água livre ou umidade higroscópica. (2) Possivelmente o R2O3 é constituído preponderantemente por Fe2O3, Al2O3 e P2O5.

N.D. Não determinado.

A Tabela 2.9 mostra alguns resultados das análises químicas de

fosfogesso di-hidratado produzido na Turquia por (Erdem & Ölmez, 1989), nos

Capítulo 2 26

estados norte-americanos da Florida, Louisiana e Texas (Taha & Seals, 1991)

e na Jordânia (Mohammad et al., 1999).

TABELA 2.9 - Composição química típica dos fosfogesso di-hidratado encontrado na Turquia (ERDEM & ÖLMEZ, 1989), nos estados norte-americanos de Louisiana, Texas e Florida (TAHA & SEALS, 1991) e na Jordânia (MOHAMMAD et al., 1999)

Teor (%) CompostoTurquia Louisiana EUA Texas Florida Jordânia

CaO 30,7 29-31 32,5 25-31 34,09 SO3 42,66 50-53 53,1 55-58 47,19 SiO2 n.d. 5-10 2,5 3-18 1,24

F 0,79 0,3-1,0 1,2 0,2-0,8 n.d. P2O5 1,02 0,7-1,3 0,65 0,5-4,0 0,90 Fe2O3 0,5 0,1-0,2 0,1 0-0,1 0,64 Al2O3 0,5 0,1-0,3 0,1 0,1-0,3 0,06

pH n.d. 2,8-5,0 2,6-5,0 2,5-6,0 n.d. n.d. – não determinado.

A Tabela 2.10 apresenta a composição química do fosfogesso di-

hidratado e anidro obtido através de calcinação a 800ºC durante 4 horas

estudadas por Singh et al. (1990).

TABELA 2.10 - Composição química do fosfogesso di-hidratado e anidro. Fonte Singh, 1990.

Constituintes Fosfogesso (%) Anidro (%) P2O5 0,55 0,69

F 1,80 0,97 Matéria orgânica 0,11 -

SiO2+insolúvel em HCI 0,98 1,26 R2O3(Al2O3+Fe2O3) 0,48 0,50

CaO 32,40 38,60 MgO 0,70 0,06 SO3 43,00 54,20

S - - Mn2O3 - -

Perda por ignição 19,80 0,32

Comparando os valores apresentados nas tabelas acima, pode-se

observar que as composições do fosfogesso variam de acordo com o lugar de

onde foi gerado. Possivelmente esta variação deve-se a rocha fosfática usada

no processo de fabricação do ácido fosfórico, entre outros fatores citados

anteriormente na revisão.

Capítulo 2 27

Conhecido como uma espécie de "gesso sujo", sua composição

concentra vários tipos de impurezas fáceis de serem detectadas por análises

químicas simples. A concentração de gesso ou de sulfato de cálcio no

fosfogesso situa-se na faixa de 80% a 90%, e o percentual restante é

constituído pelas impurezas.

As rochas nacionais, usadas nas fábricas brasileiras de ácido fosfórico,

geralmente apresentam teores de metais pesados, fluoretos, radioatividade e

outras impurezas menores do que as rochas de outros países. As análises de

fosfogesso indicaram teores abaixo dos limites permitidos para o uso agrícola

(FREITAS, 1992).

O fosfogesso não pode ser usado em muitas aplicações como um

substituto do gesso natural, sem antes passar por um processo de purificação.

No processo de fabricação do ácido fosfórico são transferidas para o

fosfogesso impurezas insolúveis contidas na rocha fosfática, tais como metais

pesados, fluoretos e nuclídeos radioativos. Os teores das impurezas

encontrados no fosfogesso dependem da origem da rocha fosfática, do

processo de produção usado e da eficiência da operação da fábrica. Essas

impurezas ocorrem independentemente da forma do fosfogesso obtido, hemi

ou di-hidratado.

As impurezas encontradas no fosfogesso podem ser formadas por vários

elementos químicos, tais como: arsênio (AS), bário (Ba), cádmio (Cd), cromo

(Cr), chumbo (Pb), mercúrio (Hg), selênio (Se) e prata (Ag), também

conhecidos como metais pesados porque possuem massa atômica elevada.

A Tabela 2.11 apresenta as concentrações típicas dos metais pesados

encontrados na composição do fosfogesso bruto do estado de Louisiana.

Quando esses elementos são encontrados em níveis de concentrações, acima

dos recomendados pela norma NBR 10.004 - (CLASSIFICAÇÃO DE

RESÍDUOS SÓLIDOS), tornam-se poluentes, oferecendo riscos como

contaminação de solos e de mananciais de água que estejam nas

proximidades de depósitos de fosfogesso. Além de metais pesados também

podem estar presentes os compostos químicos tais como: sílica (SiO2), os

óxidos de ferro (Fe2O3), de alumínio (Al2O3) e de magnésio (MgO).

Capítulo 2 28

TABELA 2.11 - Concentrações típicas de traços de elementos no fosfogesso do estado de Luisiana. Fonte: TAHA et al. (1995).

Elementos Concentração (mg/L) As 1-5 Ba 50 Cd 0,3-0,4 Cr 2-5 Pb 2-10 Hg 0,02-0,05 Se 1,0 Ag 0,1-0,2

SO4 (%) NA NA = não avaliado.

Existem também impurezas que não pertencem à sua composição

química, conhecida como impurezas livres, constituídas por areia, matéria

orgânica, pequenos fragmentos não-reativos de rocha fosfática e ácido

fosfórico (H3PO4), também na forma anidra (P2O5) analisados sob três

condições: solúvel em água, solúvel em citrato e insolúvel em citrato. Os ácidos

sulfúricos (H2SO3) e fluorídricos (HF) também fazem parte das impurezas livres

do fosfogesso.

Ainda com relação à composição química, na Tabela 2.12 são

apresentadas as concentrações de traços de elementos presentes no

fosfogesso do “Freeport-McMoran, TAHA et al., (1992).

TABELA 2.12 - Concentrações de traços de elementos presentes no fosfogesso do “Freeport-McMoran, Inc” (TAHA et al., 1992).

Elemento Concentração (ppm) As 1-5 Ba 50 Cd 0,3-0,4 Cr 2-5 Pb 2-10 Hg 0,02-0,05 Se 1 Ag 0,1-0,2

U3O8 5-10

Capítulo 2 29

2.8 CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS E MINERALÓGICAS DO FOSFOGESSO

Taha et al. (1995) cita que análises mineralógicas revelaram que os

cristais no fosfogesso são principalmente sulfato de cálcio di-hidratado

(CaSO4.2H2O), com a presença de outros elementos em proporções menores.

Os estudos realizados por Taha et al. (1995), com o auxílio de

microscópios óticos e eletrônicos, mostraram que o fosfogesso apresenta-se

como partículas em forma de aglomerado lamelar. Alguns materiais mais

expostos aos efeitos de intempéries tendem a apresentar partículas mais

densas e arredondadas.

Mangin (1978) cita que em estudo sobre a morfologia dos cristais de

fosfogesso, foi possível distinguir quatro formas características de cristais,

dependentes do mineral usado na produção do ácido e do processo de

produção:

• Cristais aciculares, que apresentam dimensões variando de – L: 80 µm a

500 µm; I: 20 µm a 100 µm; e: 20 µm a 100 µm; onde L corresponde à maior

dimensão da partícula, I corresponde à dimensão intermediária da partícula e,

e corresponde à menor dimensão ou espessura da partícula;

• Cristais tabulares, que apresentam dimensões variando de – L: 40 µm a 200

µm; I: 30 µm a 150 µm; e: 5 µm a 10 µm;

• Os cristais compactos, que são os cristais tabulares nos quais a espessura

atinge dezenas de microns;

• Agregados policristalinos, que são um conjunto de cristais em forma de

“ouriço”, e que podem ser circunscritos por uma esfera de 50 µm a 100 µm de

diâmetro

Nas considerações de GuttiI et al. (1996), a estrutura cristalina do

fosfogesso consiste em sua maior parte de cristais tabulares que

correspondem, em média, a 90% do total. Em misturas estabilizadas contendo

fosfogesso, os cristais podem ser identificados pelo formato tabular

característico e por suas faces polidas. Taha et al. (1995) argumentaram que

Capítulo 2 30

os cristais do fosfogesso bruto tornam-se mais densos e amorfos, em função

da idade do depósito em que se encontra e dos fenômenos de lixiviação.

2.9 CARACTERÍSTICAS RADIOLÓGICAS

O fosfogesso apresenta na sua composição partículas de elementos

radioativos provenientes das rochas fosfáticas que lhe deram origem. Os

radionuclídeos urânio-238, (238U), rádio-226 (226Ra), radônio-222 (222Rn) são os

elementos mais comuns encontrados no fosfogesso que, juntamente com

outros poluentes deste resíduo tais como urânio (U), tório (Th) e o polônio (Po),

são alvos de questões ambientais relacionadas aos riscos de contaminação de

solos, mananciais de água, poluição atmosférica. Entre os elementos mais

preocupantes presentes no fosfogesso estão o 238U, o 234U e os produtos do

decaimento do urânio (TAKEDA, 1998).

Diversos estudos realizados, principalmente pelo FIPR (Florida Institute

of Phosphate Research), dão conta da importância de se avaliar os efeitos da

exposição humana e do meio-ambiente à radiação produzida pelo fosfogesso.

Entre esses estudos pode-se citar TREFLER et al. (1988), CHIN (1988),

BERISH (1990), ROESSLER (1990), WALSH (19990), JOHNSON & TRAUB

(1996), JAMES (1996).

Radionuclídeo é uma espécie atômica específica com certa composição

nuclear dada de um elemento químico com propriedades radioativas.

Os elementos contaminadores emanados das pilhas de fosfogesso

promovem prejuízos ao meio ambiente e à saúde humana. As fontes de

contaminação incluem: a lixiviação de água para os aqüíferos subterrâneos e

para os sistemas de água superficial; a difusão gasosa de radônio (222Rn) pelo

ar; partículas de radionuclídeos em suspensão no ar; e irradiação direta de

radiação gama (ϒ). Os riscos de contaminação do meio ambiente e os riscos à

saúde humana descrevem em função da distância das pilhas. Todas essas

informações foram obtidas a partir do estudo realizado por Berish (1990).

A preocupação com as emanações radioativas do fosfogesso teve seu

ápice em 1992 quando a entidade americana EPA (Environmental Protection

Agency), agência de proteção ambiental dos Estados Unidos, regulamentou a

Capítulo 2 31

disposição do fosfogesso, permitida apenas em pilhas ou minas monitoradas,

proibindo o seu uso na construção rodoviária e restringindo a sua aplicação na

agricultura a materiais contendo até 10pCig-1 de 226Ra. Limitou também, a

quantidade de fosfogesso que poderia ser usada em qualquer pesquisa e

projeto em desenvolvimento a 317,50 kg (700 lb).

O instituto de fertilizantes (TIF – The Fertilizer Institute), baseado na

constatação de um provável erro de cálculo que levou à superavaliação dos

riscos à exposição ao fosfogesso, obteve a reconsideração dessa limitação,

que foi revista ainda em 1992, permitindo o uso de 1587,6 kg (3500 lb) em

pesquisas e projetos em desenvolvimento. Permitiu-se também o uso do

fosfogesso para aplicações na agricultura e construção, desde que observada

a redução apropriada da concentração de 226Ra a limites aceitáveis (TAKEDA,

1998).

Para se verificar se um fosfogesso, com uma concentração típica de 26

pCig-1 de 226Ra, poderia ou não ser usado na agricultura ou construção sem

regulamentação própria, a EPA adotou um critério para se estimar o risco

máximo adicional a um indivíduo que estivesse exposto à radiação do

fosfogesso, que não poderia exceder 3 x 10-4. Para avaliação desse risco, a

EPA considerou vários cenários hipotéticos para definir a exposição razoável

máxima (MRE – Maximum Reasonable exposure) à radiação produzida pelo

fosfogesso em aplicações na agricultura e construção. Na construção

rodoviária, o cenário mais crítico indicou um risco máximo de 9,3 x 10-3 para

um indivíduo que morasse durante 70 anos em uma casa construída sobre

uma rodovia abandonada executada utilizando-se fosfogesso, e onde o leito da

rodovia estivesse intacto (JAMES, 1996; JOHNSON & TRAUB, 1996).

Esses resultados são constatados num estudo realizado por Johnson &

Traub (1996), que recalcularam os riscos individuais para a totalidade dos

cenários contemplados pela EPA. Os riscos variaram de 6,2 x 10-5 a 8,1 x 10-5,

estando, portanto, dentro do limite de risco individual máximo admitido pela

EPA.

James (1996) ainda contesta os critérios da EPA para estabelecer um

risco individual adicional aceitável de 3 x 10-4, comparando o risco de vida

diário de uma pessoa que escolhesse viver durante toda a sua existência em

Capítulo 2 32

uma casa construída sobre uma velha rodovia que tenha incorporado

fosfogesso na sua construção, com a de outras situações de risco:

• O risco de se morrer em um acidente aéreo é quase o mesmo;

• O risco de se morrer prematuramente de câncer causado pelo

radionuclídeo natural potássio 40 (40K), presente no nosso corpo, é duas

vezes maior;

• O risco de se morrer em um incêndio em casa é três vezes maior;

• O risco de morte por afogamento é sete vezes maior;

• O risco de morte em um acidente de carro é vinte e cinco vezes maior;

• O risco de ser vítima de um assassinato é vinte e sete vezes maiores.

Deve-se considerar que esses exemplos de morte violenta implicam em

uma redução substancial do tempo de vida.

2.10 APLICAÇÃO DO FOSFOGESSO

O fosfogesso tem competido economicamente com o gesso natural

principalmente em países onde não ocorrem jazidas desse mineral, como por

exemplo, o Japão.

Para diminuir os expressivos volumes e custos de depósitos de

fosfogesso gerado durante a fabricação do ácido fosfórico pelas indústrias de

fertilizantes, são propostas várias práticas de uso desse resíduo, como por

exemplo, em construção de bases e sub-bases rodoviárias e outros propósitos

que serão citados nos itens 2.10.1, 2.10.2, 2.10.3 e 2.10.4.

2.10.1 Na agricultura

A utilização de novas técnicas de manejo do solo pode produzir uma

melhora significativa nos fatores limitantes de seu uso para fins agrícolas.

Dentro desse contexto, têm sido desenvolvidos vários estudos sobre o uso

agrícola do fosfogesso, verificando-se que uma grande variedade de frutas,

legumes, forragem, sementes oleosas e grãos, cultivados em solos tratados

com esse material, têm apresentado aumento na qualidade do produto e na

quantidade colhida.

Capítulo 2 33

Pesquisas sobre a aplicação do fosfogesso têm mostrado resultados

positivos de sua atuação, principalmente, como fonte de cálcio e enxofre, na

correção de solos sódicos (com sais de sódio) e na correção de solos ácidos.

Grande parte dos solos brasileiros apresenta deficiência em cálcio (MG,

RJ, RS, SP) e enxofre (GO, MG, MS, PR, SP), conduzindo a limitações

consideráveis das colheitas, pela carência crescente desses nutrientes.

Foram feitas em São Paulo, várias avaliações da influência do uso do

fosfogesso para as culturas de soja e feijão, em vários tipos de solo, mostrando

que houve incremento de 28% a 37% na produtividade da soja, enquanto o

feijão apresentou um aumento de produção variando de 13% a 54%.

Outras culturas foram estudadas com relação à utilização do fosfogesso

como fonte de enxofre e cálcio, destacando-se, no caso do cálcio, o amendoim,

que aparece como a cultura anual mais promissora.

2.10.2 Na indústria química

O fosfogesso costuma ser muito utilizado nas indústrias químicas, entre

elas, nas indústrias de cimento, de papel, na recuperação de enxofre e também

nas indústrias de ácido sulfúrico.

2.10.2.1 Indústria de cimento

Damasceno (1994), o sulfato de cálcio é usado como um aditivo do

Cimento Portland, com a função de controlar o tempo de pega do cimento. O

fosfogesso, por constituir-se de CaSO4.2H2O, torna-se numa alternativa muito

interessante de reaproveitamento para a indústria do cimento, diminuindo as

pilhas de fosfogesso. Porém, devido à suas impurezas, a transformação do

fosfogesso em matéria-prima do cimento exige que se faça um tratamento de

purificação – beneficiamento. Na fabricação do cimento, este resíduo industrial

beneficiado substitui a gipsita ou anidrita natural na fabricação do Cimento

Portland, para atuar como aditivo do clinquer do mesmo ou retardador de pega.

A gipsita, matéria prima da fabricação do gesso comum é constituída de

CaSO42H2O e é geralmente acrescida de uma certa proporção de impurezas,

como SiO2, Al2O3, Fe2O3 e carbonatos de cálcio. Portanto, para o fosfogesso

Capítulo 2 34

passar a ser utilizado como substituto à gipsita e anidrita natural na fabricação

do cimento, deve passar por um tratamento de purificação – beneficiamento.

As jazidas nacionais de gipsita estão localizadas nas regiões norte e

nordeste do Brasil, especialmente nas Chapadas do Araripe e Apodi. Porém,

nessas regiões não existem indústrias de fertilizantes fosfatados e, por

conseqüência, o fosfogesso. Por esse motivo, a aplicação desse resíduo ainda

não se torna muito viável na indústria química dessas regiões.

As indústrias de cimentos dos estados como São Paulo, Paraná, Santa

Catarina e Rio Grande do Sul, podem usar o fosfogesso por se situarem em

pontos mais próximos das unidades de produção das indústrias de fertilizantes

fosfatados, facilitando o reaproveitamento do fosfogesso.

Há uma estimativa de uso de aproximadamente 400.000 t/a a 500.000

t/a de fosfogesso pelas indústrias de cimento brasileira, representando em

torno de 10% do total de fosfogesso produzido.

Como comparação ao reaproveitamento do fosfogesso nesse setor em

outros países, Mohammad (1998) comenta que somente 15% de resíduo

produzido na Jordânia é utilizado na indústria do cimento como controlador do

tempo de pega.

2.10.2.2 Cargas minerais funcionais na indústria de papel.

Pesquisas realizadas no centro de Tecnologia da Serrana S.A. de

Mineração mostraram ser possível a utilização do fosfogesso na indústria de

papel, plásticos e tintas. Porém, certas impureazas devem ser removidas antes

dessa reutilização.

O material deve passar por operações de beneficiamento ou

processamento mineral, para remoção de impurezas (silicatos, óxidos etc).

Deverá obter do material, as distribuições granulométricas adequadas para

gerar carga mineral de excelente qualidade (WATER, 1989).

2.10.2.3 Recuperação do enxofre

O fosfogesso fornece dióxido de enxofre (SO2), devido à presença de

sulfato na sua composição. A dessulfurização é a decomposição térmica do

Capítulo 2 35

fosfogesso em presença de uma fonte de carbono (geralmente coque de

petróleo ou carvão mineral), argila fosfática residual, bentonita, pirita e aditivos

químicos de menor importância para ativar a reação entre tais componentes,

(SILVESTRE, 20002). Taha & Seals (1991) e Foxworthy et al (1996) explicaram

que as reações dessas misturas ocorrem dentro de fornos circulares, rotativos

e aquecidos a uma temperatura que varia em torno de 2700ºF (1482ºC), com

formação do gás SO2, matéria prima para a produção do ácido sulfúrico.

Cerca de 68% do enxofre usado como ácido sulfúrico na fabricação de

fertilizantes fica retido no fosfogesso. Para os países carentes de reservas

naturais dessa matéria prima, torna-se atrativa a recuperação desse enxofre,

pois 6 toneladas de fosfogesso contêm cerca de 1 tonelada de enxofre

recuperável. A recuperação pode ser feita por três vias: produção de sulfato de

amônio, de ácido sulfúrico ou de enxofre elementar.

2.10.3 Na construção civil

Na indústria da construção civil, o fosfogesso pode substituir o gesso

natural, na fabricação de placas, blocos e painéis, na produção de gesso e na

fabricação de agregados para concreto.

A presença de flúor e enxofre nesse resíduo, em alguns casos, pode

limitar essa utilização, por ter reflexo no tempo de endurecimento da pasta de

gesso ou, no caso do cimento, do tempo de pega do concreto. Outro aspecto a

ser avaliado é a presença de umidade excessiva, que pode inviabilizar o uso

econômico do fosfogesso, devido ao aumento de consumo de energia para

secagem do material.

2.10.3.1 Fabricação de painéis, placas e blocos

A utilização do fosfogesso na fabricação de painéis, placas e blocos é

bastante difundida em alguns países como a Áustria, a Holanda e a Bélgica. A

fabricação de blocos, placas e painéis e o uso em argamassas ainda não

apresenta importância comercial. No Brasil, o fosfogesso já vem substituindo o

gesso natural para a fabricação destes produtos.

Capítulo 2 36

2.10.3.2 Produção de gesso

O fosfogesso pode transformar-se em gesso comum, a partir de um

processo de beneficiamento, e posteriormente ser usado na manufatura de

artefatos pré-moldados, painéis para paredes e blocos de alvenaria.

O beneficiamento do fosfogesso demanda custos e sua viabilidade de

uso está condicionada a aspectos econômicos, como a facilidade de se

encontrar o resíduo e a competitividade com o gesso natural.

2.10.3.3 Fabricação de agregado para concreto

Nos trabalhos de Foxworthy et al. (1994, 1996), foram avaliadas as

características físicas, químicas, morfológicas e mecânicas desse agregado,

usando-se os métodos convencionais de ensaio de caracterização de

agregados para construção civil. O objetivo do primeiro trabalho foi avaliar seu

desempenho em concreto de cimento Portland e do segundo trabalho foi

verificar seu comportamento em misturas com cimento asfáltico a quente.

No estudo feito por Foxworthy et al. (1996), os grãos do fosfogesso

apresentam um formato irregular com arestas vivas, superfície áspera e

porosa. Sua granulometria está ilustrada na Figura 2.4, onde se percebe que o

resíduo possui deficiência de agregados finos, necessitando da adição desses

agregados para que possa se enquadrar dentro das faixas granulométricas

normalizadas para misturas asfálticas (TAHA & SEALS, 1992).

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100


Porc

enta

gem

que

pas

sa

FIGURA 2.4 - Distribuição granulométrica do agregado sintetizado pelo processo de obtenção do dióxido de enxofre do fosfogesso (adaptado de Taha & Seals, 1992)

Capítulo 2 37

2.10.4 Na pavimentação

O fosfogesso é utilizado compactado, puro ou misturado com outros

materiais de uso comum como, por exemplo, solo, areia, cal e cimento. O

fosfogesso pode ainda ser usado com outros tipos de materiais não

convencionais, como é o caso da cinza volante para a construção de camadas

de pavimentos rodoviários. No Brasil, Ortiz, (1997), Takeda, (1998), Kobayashi,

(2000), Parente (2002) e Silvestre (2002), realizaram trabalhos com este tipo

de resíduo para reuso na construção rodoviária. Nos parágrafos a seguir serão

descritas as propriedades do fosfogesso puro compactado e do fosfogesso

misturado com outros materiais. Os estudos realizados com o fosfogesso na

pavimentação têm como foco base, o reaproveitamento deste resíduo para

utilização em bases e sub-bases rodoviárias.

2.11 FOSFOGESSO COMPACTADO

Várias pesquisas foram realizadas, dentre elas pode citar Chang &

Mantell (1990), com relação às propriedades mecânicas e físicas do fosfogesso

puro compactado, para utilização em camadas de pavimentos rodoviários na

qual, foram analisadas, a massa específica seca, umidade ótima, resistência

mecânica, expansibilidade e deformabilidade, visando a sua aplicação em

obras de engenharia e uso como material de construção.

A maior parte dos estudos tem mostrado que a resistência do fosfogesso

depende de seu tipo e dos procedimentos e condições de estabilização. O

fosfogesso anidro, quando compactado, desenvolve uma parcela de resistência

através da aglutinação de suas partículas ao reagirem quimicamente com a

água, contribuindo, dessa forma, para sua estabilidade. Nos tipos de

fosfogesso hemi-hidratado e di-hidratado, a sua resistência ocorre

exclusivamente por estabilização mecânica, mediante compactação

(SILVESTRE, 2002).

O fosfogesso compactado, principalmente o di-hidratado, apresenta

bons índices de resistência quando não submetido à imersão em água. Já na

condição imersa, o material encontra-se instável, necessitando da adição de

estabilizantes químicos. Os principais trabalhos que se encontram em destaque

com relação às análises do fosfogesso compactado são os de Chang & Mantell

Capítulo 2 38

(1990), Lin apud Chang & Mantell (1990)3, Taha & Seals (1991) e Maccarini

(1991), (SILVESTRE, 2002).

Ho & Zimpfer apud Taha & Seals (1991)4 realizaram ensaios de

compactação Proctor normal e Proctor modificado. Comparando os resultados

pelos pesquisadores, os mesmos chegaram à conclusão de que os valores de

massa específica seca máxima (ρdmáx) e umidade ótima (ωo) apresentaram

diferenças entre si para a mesma energia de compactação. Os autores

atribuíram esse fato à diversidade das origens das amostras de fosfogesso

ensaiadas. Na energia equivalente ao Proctor normal, os valores de ρdmáx

variaram de 1,334g/cm3 (83pcf) a 1,522g/cm3 (95pcf) e ωo de 12,8% a 21,6%.

Na energia Proctor modificado, ρdmáx variou entre 1,447g/cm3 (90,3pcf) e

1,618g/cm3 (101pcf) e ωo entre 15% e 18,4%. Verificou-se também que, para

amostras de mesma origem, a aplicação da energia equivalente ao Proctor

modificado na compactação conduziu a valores de ρdmáx maiores e de ωo

menores em relação aos valores obtidos na energia Proctor normal. Isto já era

previsto, pois amostras compactadas na energia equivalente ao Proctor

modificado apresentam valores superiores de ρdmáx e valores inferiores de ωo

se comparado com os obtidos com a energia equivalente ao Proctor normal.

Observou-se também que a adição de cinza volante ou cimento Portland ao

fosfogesso, conduz a aumentos de ρdmáx e ωo.

Na Tabela 2.13 consta o resumo dos resultados dos ensaios de

compactação Proctor normal e Proctor modificado feitas por Ho & Zimpfer apud

Chang & Mantell (1990)5 de fosfogessos coletados das companhias de

fertilizantes W.R. Grace, Amax, Occidental 1, Gardinier, Occidental 2, Conserv

e I.M.C., localizadas no Estado da Florida.

3 LIN, K.; FIGUEROA, J. L.; CHANG, W. F. (1985). Engineering Properties of Phosphogypsum. PROCEEDINGS OF THE SECOND WORKSHOP ON BY-PRODUCTS OF PHOSPHATE INDUSTRIES, Miami, Florida, May, 1985. p. 49-59. 4 HO, R. K. H.; ZIMPFER, W. H., (1985). Coments on the Investigation of Phosphogypsum for Embankment Construction. PROCEEDINGS OF THE SECOND WORKSHOP ON BY-PRODUCTS OF PHOSPHATE INDUSTRIES, Miami, Florida, May, 1985. p. 182-213. 5 HO, R. K. H.; (1985). Comments on the Investigation of Phosphogypsum for Embankment Construction. PROCEEDINGS OF OF THE SECOND WORKSHOP ON BY-PRODUCTS OF PHOSPHATE INDUSTRIES, Miami, Florida, May, 1985. p.182-213.

Capítulo 2 39

TABELA 2.13 - ρdmáx e ωo de fosfogessos di-hidratados produzidos na Florida (EUA), obtidas dos ensaios de compactação Proctor normal e Proctor modificado (adaptado de CHANG & MANTELL, 1990)

Energia de compactação Proctor normal Proctor modificado Fonte industrial do fosfogesso ρdmáx g/cm3-pcf) ωo (%) ρdmáx g/cm3-pcf) ωo (%) W.R. GRACE 1,469-91,7 12,8 1,555-97,1 15,0 AMAX 1,329-83,0 19,2 1,447-90,3 18,4 OCCIDENTAL 1 1,469-91,7 18,9 1,477-92 17,3 GARDINIER 1,522-95,0 16,8 1,618-101,0 14,1 OCCIDENTAL 2 1,355-84,6 21,6 1,467-91,6 17,7 CONSERV 1,448-90,4 19,1 1,520-94,9 15,0 I.M.C. 1,472-91,9 18,4 1,552-96,9 16,4

No Brasil, Maccarini (1991) estudou o comportamento mecânico de um

fosfogesso di-hidratado obtido de uma indústria carboquímica catarinense. O

fosfogesso foi avaliado na condição anidra e compactado na energia

equivalente à do Proctor modificado. A desidratação do fosfogesso di-hidratado

para seu estado anidro foi realizada através de seu aquecimento em estufa, a

temperatura de 130ºC, durante 20 horas. A massa específica seca máxima

para moldagem dos corpos de prova foi de 1,41g/cm3 e a umidade ótima de

28%, determinadas no ensaio de compactação. O tempo de cura decorrido

desde a moldagem até o instante do rompimento dos corpos de prova foi de 5

horas. Completado esse tempo, a realização dos ensaios de compressão

simples procedeu-se de duas formas: uma parte dos corpos de prova foi

ensaiada imediatamente após a cura e a outra parte ensaiada 10 dias depois

de permanecerem imersos em água. A adoção do tempo de 10 dias foi

baseada no trabalho anterior de Trichês & Maccarini (1988), onde foi

constatada que a perda de resistência do fosfogesso frente à imersão foi mais

acentuada durante esse período, quando o grau de saturação do corpo de

prova atingiu 100%.

Os resultados de resistência do fosfogesso ensaiados sem imersão foi

de ordem de 12,7MPa, sofrendo queda de 10% na situação de ensaio após

imersão.

Em experimento realizado por Maccarini (1991), foi avaliada a evolução

de crescimento da resistência à compressão simples, em pequenos tempos de

cura (até 50 horas). Os resultados obtidos mostraram que o tempo de cura de 8

Capítulo 2 40

horas forneceu ao fosfogesso quase a totalidade de sua resistência, com sua

metade sendo alcançada em 2 horas.

Estudos realizados com o fosfogesso do tipo di-hidratado de 8 diferentes

fontes, propôs avaliar a resistência à compressão simples utilizando-se na

preparação dos corpos de prova dois métodos de compactação: dinâmica e

estática. Cada método foi escolhido com o objetivo de simular um

procedimento típico de compactação de materiais empregados em obras de

engenharia. Sabe-se, por exemplo, que a compactação dinâmica é

tradicionalmente utilizada sobre materiais de camadas rodoviárias, enquanto

que a compactação estática tem fundamental importância na fabricação de

peças pré-moldadas, como blocos de alvenaria ou de calçamento, em que

determinados materiais são submetidos a elevadas pressões de compactação

alcançadas somente em instalações industriais.

Com relação aos efeitos da compactação estática e dinâmica, pode ser

afirmado que, os efeitos da compactação estática são semelhantes aos

encontrados na compactação dinâmica, ou seja, os fatores que governam o

comportamento da resistência à compressão simples do fosfogesso

compactado (energia de compactação, tempo e condição de cura) são os

mesmos para os dois tipos de compactação: estática e dinâmica. Lin et al.

apud Chang & Mantell (1990)6 e Lin apud Chang & Mantell (1990)7 relataram

que o aumento da pressão de compactação estática aplicada aos corpos de

prova de fosfogesso fornece, em geral, aumentos de resistência e de massa

específica seca máxima. Para uma mesma pressão de compactação, os

corpos de prova ensaiados sem imersão apresentaram resistências maiores

que dos ensaiados após imersão em água. Um fato especial ocorreu com

relação ao fosfogesso fornecido pela empresa USS, pois todos os corpos de

prova sofreram colapso na condição imersa, (SILVESTRE, 2002).

Das considerações de Chang & Mantell (1990), destaca-se que os

corpos de prova compactados estaticamente são instáveis na presença de

6 LIN, K. (1987). Basic Engineering Properties of Phosphogypsum-Based Mixtures Subject to Compaction. Ph D. Dissertation, University of Miami, Coral Gables, Florida. May, 1987. 192p. 7 LIN, K.; FIGUEROA, J. L.; CHANG, W. F. (1985). Engineering Properties of Phosphogypsum. PROCEEDINGS OF THE SECOND WORKSHOP ON BY-PRODUCTS OF PHOSPHATE INDUSTRIES, Miami, Florida, May, 1985. p. 49-59.

Capítulo 2 41

água quando sua pressão de compactação for inferior a 5,1MPa (750psi). As

principais soluções, nesse caso, seria utilizar pressões maiores ou adicionar ao

fosfogesso um material estabilizante, como por exemplo, o cimento Portland.

A maioria das pesquisas constataram que o fosfogesso bruto

compactado não é adequado para ser usado na construção de bases e sub-

bases de pavimentos rodoviários, por não apresentar estabilidade necessária

perante a ação da água. Por outro lado, seu uso torna-se viável na construção

civil, para fabricação de tijolos, painéis e blocos, desde que sobre eles sejam

aplicadas pressões de compactação estática suficiente para que o produto final

tenha a resistência mecânica desejada para uso comercial (CHANG &

MANTELL, 1990; TAHA & SEALS, 1991).

2.12 MISTURAS CONTENDO FOSFOGESSO

Os principais tipos de misturas compactadas contendo fosfogesso e

outros materiais, com vistas aos seus empregos em pavimentação encontram-

se em estudos misturas com cimento, solo, cinza volante, e concreto

compactado rolado. Na literatura são relatadas pesquisas que abrangem desde

trabalhos em laboratório até o monitoramento de pistas experimentais

construídas com esses materiais. Revisões mais detalhadas sobre as outras

misturas contendo o fosfogesso, podem ser encontradas nas dissertações de

Ortiz (1997), Takeda (1998), Kobayashi (2000), Parente (2002) e Silvestre

(2002), elaboradas na EESC/USP.

2.12.1 Misturas de fosfogesso e cimento

Gregory et al. (1984), Saylak et al. (1988), Chang & Mantell (1990),

Gadalla et al. (1990), Taha & Seals (1991), Taha et al. (1992), Ong et al.

(1994), Gerrity et al. (1994), Tittlebaum et al. (1995), Gutti et al. (1996), Takeda

(1998), Kobayashi (2000), Silvestre (2002), Parente (2002), são exemplos de

pesquisadores que se dedicaram ao estudo de misturas compactadas

contendo fosfogesso e cimento.

O fosfogesso compactado não apresenta estabilidade frente à ação da

água, necessitando de tratamentos que proporcionem melhorias em suas

características mecânicas para que possa ser usado em construção rodoviária.

Capítulo 2 42

Os trabalhos supracitados relatam as propriedades mecânicas do fosfogesso

estabilizado com cimento e os fatores que as influenciam, tais como teor e tipo

de cimento, energia de compactação, tempo, condição de cura, pH e

expansibilidade.

Pesquisas realizadas com estes materiais constataram que o fosfogesso

estabilizado com cimento pode ser utilizado como material para execução de

base e sub-bases rodoviárias. Nota-se também que o teor e tipo de cimento,

energia de compactação, período de cura e acidez (pH) têm influência

marcante no comportamento da mistura.

Com relação à análise de resistência à compressão simples de misturas

de fosfogesso e cimento, Gregory et al. (1984) em sua pesquisa utilizaram um

fosfogesso di-hidratado fornecido pela “Mobil chemical Company” originário de

três depósitos diferentes, denominados pilhas 1, 2 e 3. Esse sistema de

numeração está relacionado com a idade das pilhas, sendo a número 1, a mais

velha e considerada inativa. As pilhas 2 e 3, na época em que a pesquisa foi

realizada eram consideradas ativas, ou ainda em uso. O critério de escolha das

pilhas com idades diferentes baseou-se em avaliar se a mesma interfere na

resistência à compressão simples.

Pesquisas iniciais, utilizando material da pilha 3, produziram misturas

com baixa resistência à compressão. Já os estudos realizados com fosfogesso

da pilha 2 produziram misturas com características de resistência à

compressões mais aceitáveis. Este fato deve-se ao pH do fosfogesso, pois

enquanto o pH do material proveniente da pilha 3 era 2,5, o encontrado no

material da pilha 2 era de 5,2.

As pesquisas realizadas pela “Texas A&M University” com o fosfogesso

da “Mobil chemical Company” mostraram que a resistência alcançada com a

estabilização por cimento Portland obteve melhores resultados em depósitos

inativos, com 7 anos de idade, do que em depósitos ativos. Portanto, nesta

pesquisa chegou-se a conclusão que a acidez do material parece ser um fator

que exerce influência primordial na resistência, refletindo no pH. Os depósitos

ativos, com pH aproximadamente de 2,5 desenvolveram pouca ou nenhuma

resistência à compressão, enquanto que os depósitos de pilhas mais velhas

(pH 5,2), mostraram um alto grau de estabilização, como ilustra a Figura 2.5. A

Capítulo 2 43

distribuição granulométrica bem como a forma das partículas apresentou

maiores variações no fosfogesso de pilhas mais velhas. Essas características

permitem, por si só, a obtenção de maiores densidades e estabilidade, através

de uma melhor compactação, (SAYLAK et al. 1988).

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30

Tempo de cura (dias)

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o si

mpl

es (M

Pa)

Pilha 3 (pH 2,5) Pilha 2 (pH 5,2)

FIGURA 2.5- Comparação entre a resistência à compressão simples de fosfogesso estabilizado com 6% de cimento em função do tempo de cura e pH (fonte: adaptado de SAYLAK et al., 1988)

Com relação à resistência à compressão simples, o pH influencia no

desenvolvimento da mesma na medida em que uma parcela do cimento,

adicionado para melhorar as características de resistência, será consumida na

neutralização do fosfogesso mais ácido (TAKEDA, 1998).

Gregory et al. (1984) na segunda fase de seus estudos, utilizaram

misturas de fosfogesso da pilha 2 com teores de cimento de 3%, 6% e 10%. As

misturas foram compactadas na energia equivalente ao Proctor modificado.

Neste trabalho verificou-se que a resistência à compressão simples aumenta à

medida que aumenta o teor de cimento e o tempo de cura.

Foi observado que os valores da resistência à compressão simples são

diretamente proporcionais ao teor de cimento e ao tempo de cura. Segundo

esses autores, nas argamassas convencionais de cimento e areia, os valores

da resistência à compressão simples exigidos para um tempo de cura de 7 dias

devem estar compreendidos entre 200 psi (1,38MPa) e 300psi (2,07MPa).

Capítulo 2 44

Observou-se, para a totalidade das misturas de fosfogesso e cimento com o

tempo de cura de 7 dias, valores superiores a 200 psi (1,38MPa).

Por não existir ainda normas específicas com relação à resistência à

compressão simples mínima de misturas contendo fosfogesso e cimento, nas

pesquisas realizadas com o fosfogesso, foram adotadas como valor de

comparação o valor mínimo de resistência aos 7 dias de cura de argamassas

convencionais de cimento e areia. Para este tipo de material, as resistências

devem estar dentro do intervalo de 1,38 MPa (200 psi) a 2,07 MPa (300 psi).

Os resultados mostraram que todas as misturas apresentaram resistência à

compressão simples aos 7 dias de cura acima de 1,38 MPa, e que para teores

de cimento de 6% e 10% os valores encontrados para a resistência à

compressão simples foram superiores a 2,07 MPa.

Gerrity et al., 1994 estudaram a resistência à compressão simples de

misturas de fosfogesso e cimento com teores de cimento variando entre 8%,

10% e 12%. Os corpos de prova foram submetidos aos ensaios com

carregamento de velocidade constante de 1,3mm/min. Foram usadas duas

energias, uma próxima a normal e a outra com 95% da energia relativa à do

Proctor modificado. Os períodos de cura foram de 7 dias e 28 dias. O

comportamento das misturas de fosfogesso e cimento foram comparados com

o comportamento das misturas de cimento e areia de rio. Os valores de

resistência à compressão simples de alguns corpos de prova estão listados na

Tabela 2.14.

TABELA 2.14 - Resistência à compressão simples fonte, (Gerrity et al., 1994)

Material Média de resistência à compressão simples

(kPa) Desvio padrão

(kPa)

12% Cp, Fg, normal, 7 dias 452 48 10% Cp, Ar, normal, 7 dias 917 131 12% Cp, Fg, 95% modificado, 7 dias 2331 338 12% Cp, Fg, 95% modificado, 28 dias 3082 385 10% Cp, Ar, 95% modificado, 7 dias 1469 210 10% Cp, Ar, modificado, 7 dias 1489 152 * Cp-cimento portland; Ar-areia de rio; Fg-fosfogesso

Analisando os resultados apresentados na Tabela 2.14 pode-se concluir

que para as misturas de fosfogesso e cimento compactadas com 95% da

energia modificada e teor de cimento de 12% proporcionaram resistências à

Capítulo 2 45

compressão simples superiores a 2,1MPa, resistência mínima para 7 dias de

cura, conforme ABNT (NBR-1336, 1990). As misturas de areia de rio com 10%

de cimento, compactadas na energia normal e curadas no período de 7 dias

mostraram resistências à compressão simples 49,3% acima das misturas de

fosfogesso e 12% de cimento, compactadas e curadas nas mesmas condições.

Silvestre (2002) em pesquisa realizada na EESC/USP avaliou a

influência do tipo de cimento na resistência e na deformabilidade das misturas

de fosfogesso e cimento. Para alcançar o objetivo proposto foram escolhidos

os seguintes teores de cimento para compor as misturas: 5%, 10% e 15% de

cada tipo de cimento, em relação à massa seca de fosfogesso. Os corpos de

prova foram compactados nas energias equivalente ao Proctor normal e

modificado. Os corpos de prova após compactados tinham em média

dimensões de 5 cm de diâmetro e 10 cm de altura e foram compactados

estaticamente em três camadas. A metade das amostras foi ensaiada sem

imersão e a outra metade, após imersão prévia em água, por 4 horas. O

processo de cura dos corpos de prova consistiu em mantê-los em uma câmara

úmida, com umidade relativa do ar controlada, por períodos de 1, 3, 7, 28, 84 e

210 dias.

Abstraindo o efeito do tempo de cura, comprovadamente marcante em

misturas cimentadas, foi constado que a energia de compactação é a variável

com maior influência no comportamento mecânico da mistura. Seguem, em

ordem decrescente, as influências do teor de cimento, da imersão em água e

do tipo de cimento. Foi destacado que a influência dessas variáveis ocorre

segundo padrões muito semelhantes no tocante à resistência e à

deformabilidade. Em todos os casos, valores crescentes de energia de

compactação e de teores de cimento conduziram a maiores valores de

resistência.

2.12.2 Misturas de fosfogesso e solo

Foram relatados alguns estudos contendo misturas compostas de

fosfogesso e solo e seu emprego na construção rodoviária. Dentre esses

estudos estão: a construção de duas pistas experimentais no estado da Florida

(EUA), municípios de Polk e Columbia, (SILVESTRE, 2002).

Capítulo 2 46

Para avaliar a possibilidade do uso dessa mistura na construção

rodoviária, Zhou et al. Apud Chang & Mantell (1990)8 e Maji et al. Apud Chang

& Mantell (1990)9 estudaram algumas propriedades mecânicas de misturas

compactadas de fosfogesso e solo, com diferentes proporções em massa de

cada componente.

Zhou et al. Apud Chang & Mantell (1990) submeteram corpos de prova

de mistura fosfogesso e solo a ensaios de compactação, na energia

equivalente ao Proctor modificado. Com essas análises, foram determinadas, a

massa específica seca máxima e a umidade ótima da mistura. Posteriormente

foram realizados os ensaios de compressão simples nas condições de massa

específica seca máxima e umidade ótima.

Maji et al. Apud Chang & Mantell (1990) pesquisaram o desempenho de

misturas compostas de fosfogesso, areia e um tipo de solo areno-argiloso. A

adição do solo teve a finalidade de diminuir o índice de vazios e fornecer um

material ligante na mistura fosfogesso-areia. Os procedimentos e condições de

ensaios foram similares aos realizados por Zhou et al. Apud Chang & Mantell

(1990), tanto para a determinação das curvas de compactação do ensaio de

Proctor modificado quanto para o ensaio de compressão simples.

No Brasil, Ortiz (1997) desenvolveu, na Escola de Engenharia de São

Carlos (EESC/USP), um trabalho usando a mistura fosfogesso e solo.

Ortiz (1997) realizou um estudo sobre a resistência à compressão

simples de misturas de fosfogesso anidro e solo argiloso, compactadas na

energia equivalente ao Proctor normal nos seguintes teores de umidade:

umidade ótima (ωo), ± 1,5% e (ωo) ± 6%. O estudo foi realizado no

Departamento de Transportes da EESC/USP, onde foi utilizado um fosfogesso

di-hidratado obtido da companhia de fertilizantes fosfatados FOSFÉRTIL. O

fosfogesso foi submetido a uma temperatura de 130°C em estufa durante 24

8 ZHOU, L.; FIGUEROA, J.; CHANG, W. F. (1986). Engimeering Properties of Phosphogypsum and Sand Mixtures for Secondary Roads. PROCEEDINGS OF THIRD WORKSHOP ON BY-PRODUCTS OF PHOSPHATE INDUSTRIES, Miami, Florida, November, 1986, p. 285-313. 9 MAJI, A.; FIGIUEROA, J.; CHANG, W. F. (1985) Engineering Properties of Phosphogypsum, Sand and Clay Mixtures. PROCEEDINGS OF SECOND WORKSHOP ON BY-PRODUCTS OF PHOSPHATE INDUSTRIES, Miami, Florida, May, 1985, p. 238-266.

Capítulo 2 47

horas, de forma a convertê-lo em anidro. Na composição dessas misturas os

teores de fosfogesso anidro foram de 0%, 20%, 40%, 80% e 100%.

A resistência à compressão simples de misturas de fosfogesso e solo

submetido à imersão prévia em água também foram estudadas. Os resultados

dos ensaios indicaram que misturas de fosfogesso di-hidratado e solo não

resistem a água, ou seja, eles se desmancham.

Na tentativa de se resolver o problema de estabilidade das misturas de

fosfogesso di-hidratado e solo frente a ação da água , Figueroa et al. (1987)

realizaram estudos com a adição de materiais betuminosos à mistura.

Foram estudadas misturas com diversos materiais betuminosos, tais

como emulsões e asfaltos diluídos (cut-back). Entretanto, à exceção do asfalto

diluído de cura rápida, CR-70, os resultados obtidos não foram satisfatórios.

Figueroa et al. (1987) realizaram estudos com cinco misturas diferentes,

variando em função do teor de fosfogesso di-hidratado, solo e CR-70. As

misturas foram compactadas na energia equivalente ao Proctor modificado. A

Tabela 2.15 mostra as porcentagens das misturas utilizadas.

Essas misturas foram submetidas a ensaios com ciclos de imersão e

secagem. Após o primeiro ciclo de imersão, as misturas sem CR-70 entraram

em colapso, restando apenas as misturas com material betuminoso. Os

resultados indicaram que, apesar de apresentarem um nível mais baixo de

resistência à compressão após a imersão, a presença do CR-70 foi eficiente

para a estabilização da mistura frente à ação da água.

TABELA 2.15 – Variação do teor de fosfogesso di-hidratado, solo e CR-70, FIGUEROA et al. (1987).

Fosfogesso di-hidratado (%) Solo (%) CR-70 (%) 33,3 66,6 25,0 75,0 33,3 66,6 1,0 50,0 50,0 33,3 66,6 2,0

Capítulo 2 48

2.12.3 Misturas de Fosfogesso e cinza volante

Entre os trabalhos com esse tipo de mistura para a utilização na

construção rodoviária destacam-se os estudos realizados por Andriex et al.

(1978), Taha & Seals (1991).

A cinza volante é uma pozolânica artificial, resultante da combustão de

carvão mineral em usinas termelétricas, finamente dividida que, em contato

com hidróxido de cálcio, na presença de umidade, formam compostos

aglomerantes análogos aos do cimento Portland (VAIDERGORIN, 1988).

Gregory et al. (1984) estudou misturas contendo fosfogesso e cinza

volante. Numa análise preliminar do estudo, definiram-se alguns fatores que

afetam a resistência das misturas de fosfogesso e cinza volante. Dentre estes

fatores pode-se citar: energia de compactação, tempo de hidratação da cinza

volante na presença de sulfato de cálcio, quantidade de água disponível para

hidratação, o valor de pH e a disponibilidade de cal livre na cinza volante para

iniciar a reação pozolânica.

Gregory et al. (1984) para a realização dos seus ensaios, usou corpos

de prova compactados na energia equivalente ao Proctor modificado. Para

compor a mistura foram utilizados 5 teores de cinza volante: 0%, 10%, 15%,

20% e 30%. Para cada teor de cinza volante, os corpos de prova foram

submetidos a tempo de cura de 3, 7 e 28 dias. A Figura 2.6 ilustra os

resultados de resistência à compressão simples para a mistura de fosfogesso

com os correspondentes teores de cinza volante.

Nos estudos realizados por Lin apud Chang e Mantell (1990)10 poderam

chegar a conclusão de que mistura de fosfogesso e cal composta de 1%, 3% e

5% de cal aos 84 dias de cura com relação a resistência à compressão simples

não apresentaram valores aceitáveis para ser utilizados em construção de

bases de rodoviárias. Portanto, resolveram acrescentar cinza volante a mistura

com a finalidade de obter melhores valores de resistência à compressão. Para

compactar os corpos de prova, adotaram a energia equivalente ao Proctor

normal, variando a porcentagem de cinza volante e mantendo constante o teor

10 LIN, K.; FIGUEROA, J. L.; CHANG, W. F. (1985). Engineering Properties of Phosphogypsum. PROCEEDINGS OF THE SECOND WORSHOP ON BY-PRODUCTS OF PHOSPHATE INDUSTRIES, Miami, Florida, May, 1985. p. 49-80.

Capítulo 2 49

de 5% de cal. Os teores de cinza volante e de fosfogesso utilizados

respectivamente foram: 20%, 30%, 40% e 50% e 45%, 55%, 65% e 75%. A

Figura 2.7 ilustra o resultado da resistência à compressão simples destas

misturas.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 5 10 15 20 25 30


Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o si

mpl

es (M

Pa)

0% de cinza volante10% de cinza volante15% de cinza volante20% de cinza volante30% de cinza volante

FIGURA 2.6 - Resistência à compressão simples para mistura de fosfogesso com os correspondentes teores de cinza volante, GREGORY et al. (1984)

0

200

400

600

800

1000

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Tempo de cura (semanas)

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o si

mpl

es (P

si)

FIGURA 2.7 – Resistência à compressão simples x tempo de cura em

semanas, das diferentes misturas composta de cal, cinza volante e fosfogesso di-hidratado (Lin apud Mantell, 1990).

I II III IV

LEGENDA MISTURAS

%CAL, % CINZA VOLANTE, % FOSFOGESSO I 5%: 50%: 45% II 5%: 40%: 55% III 5%: 20%: 75%

Umidade de compactação – 16,5%

Capítulo 2 50

Andrieux et al (1978), mostraram que os valores de resistência à

compressão simples de misturas de fosfogesso e cinzas volantes não

apresentaram bom desempenho para os tempos de cura de até 360 dias.

Quando se adiciona cal às misturas de cinza volantes e fosfogesso, há um

aumento na resistência à compressão simples, e esta resistência aumenta com

o acréscimo no tempo de cura. O maior valor de resistência à compressão

simples encontrada por estes pesquisadores foi de 35 MPa, o qual corresponde

à mistura de 75% de cinza volante, 15% de cal e 10% de fosfogesso para um

período de cura de 360 dias.

A partir de observações em pistas experimentais Usmen & Moultom

(1984) recomendam, que quando forem empregadas misturas de fosfogesso e

cinza volante, é importante que as camadas do pavimento sejam executadas

com um grau de compactação maior ou igual a 100%. Com este grau de

compactação podem-se obter valores de resistência à compressão simples

elevados.

2.12.4 Fosfogesso e concreto compactado rolado

Pesquisadores tentando resolver o aspecto da reciclagem do

fosfogesso, estudaram a possibilidade de substituir materiais finos por este

resíduo industrial para ser usado em concreto rolado compactado. Dentre

esses pesquisadores podem-se citar: CHANG (1988), NANNI & CHANG

(1989), CHANG & MANTTEL (1990), TAHA & SEALS (1991).

O concreto rolado é definido como uma mistura de cimento Portland,

tendo como componentes a água, o cimento e agregados de granulometria

grossa e fina, permitindo que o material seja espalhado no local da obra e

compactado logo a seguir. Para a compactação são usados compactadores

vibratórios de aço e pneu. Nesse tipo de mistura o fosfogesso pode substituir

parcialmente ou completamente a fração fina (TAHA & SEALS, 1991).

Taha & Seals (1991) executaram projetos experimentais de campo

empreendido pela Universidade de Miami onde foram construídas novas

calçadas e áreas de estacionando pelo Instituto de pesquisa em fosfato,

Bortow, Flórida (FIPR).

Capítulo 2 51

A Tabela 2.16 apresenta as composições das misturas utilizadas no

campo experimental, bem como os valores de resistência à compressão

simples. As especificações determinam uma força de compressão de 2,500 psi,

onde este valor encontra-se abaixo do permitido para aplicações em concreto

rolado em pavimentos.

TABELA 2.16 – Proporções de Mistura de fosfogesso com concreto rolado compactado utilizadas no campo experimental para projeto de pavimento, Taha & Seals (1991)

Constituintes Proporções (% em peso) (lb/yd3) Cimento tipo II 14 537

Fosfogesso 13 499 Agregado grosso de

pedra calcária 73 2797

Água total 8.5 326 Água livre 5.6 215

A construção do trecho experimental do pavimento com concreto rolado

e fosfogesso, consistiu das seguintes etapas: inicialmente espalha-se

fosfogesso a uma profundidade de 5 polegadas misturando-o com o material

de sub-base até uma profundidade de 8 polegadas. A compactação foi

realizada com um rolo vibratório de aço. A mistura de concreto rolado foi

preparada com fosfogesso e agregado de granulometria grossa. O material foi

misturado e baseado no teor de umidade ótima. A mistura foi compactada com

um rolo de pneu de borracha para prevenir fissuras. A operação foi completada

usando um rolo vibratório de roda de aço. Durante a execução do pavimento

tentou-se manter o controle de umidade através de um aferidor químico devido

a hidratação do cimento.

Durante a operação de campo, foram coletadas amostras para análises

em laboratório. A Tabela 2.17 mostra as propriedades mecânicas da mistura

determinadas em laboratório. Foram obtidos bons resultados de resistência à

compressão simples para as amostras de campo se comparadas com as

amostras de laboratório.

Capítulo 2 52

TABELA 2.17 – Propriedades mecânicas de laboratório e de campo das misturas de concreto compactado rolado Taha & Seals (1991)

Resistência à compressão

Mistura Teor de umidade

inicial (%)

Massa específica seca inicial

(pcf) 28 dias A** (psi) B** (psi) 90 dias A

(psi)

Campo 8.5 131.1 2176 3174 2430 Laboratório 8.0 132.7 --- 2767 ---

Ref/Lab* 8.0 132.3 --- 3024 --- *ref/lab = nenhum fosfogesso **A = cilindro de dimensões 2.7 x 5.4 polegadas ***B = cilindro de dimensões 4.0 x 4.5 polegadas

Após três meses da execução do pavimento foi avaliado através de

inspeções visuais que a superfície do pavimento não apresentava trincas.

Chang (1988) durante seus estudos com o fosfogesso avaliou também o

comportamento de uma mistura de concreto rolado com este resíduo. Neste

estudo ele utilizou 73% de agregados finos e grossos, 13% de cimento e 14%

de fosfogesso. Os dados desta mistura foram comparados com uma mistura

contendo 13% de cimento, mas sem fosfogesso (C13-0). Para a realização dos

ensaios usou-se a energia de compactação equivalente ao Proctor modificado.

A mistura estudada por Chang (1988), C13-14, foi à mesma usada na

construção do estacionamento na área do FIPR, onde conclui-se que esse

estudo indica a viabilidade do uso do fosfogesso no concreto rolado para a

construção de áreas de estacionamento.

As conclusões observadas por Chang (1988), para o uso do fosfogesso

com concreto compactado rolado em pavimentação, foram as seguintes:

1. O fosfogesso fornece uma quantidade adicional de finos, levando a

uma melhor compactação, trabalhabilidade e acabamento

superficial sem reduzir a durabilidade a longo prazo;

2. Compensa os problemas relacionados à retração ao limitar o

trincamento;

Capítulo 2 53

3. Retarda o tempo de pega, assegurando a continuidade das juntas

frias.

2.13 EXPANSIBILIDADE DAS MISTURAS CONTENDO FOSFOGESSO

Taha & Seals (1991a) estudaram a expansão das misturas de

fosfogesso e quatro tipos diferentes de cimento Portland. Para compor as

misturas foi escolhido o teor de 10% para cada tipo de cimento. Depois de

compactados, os corpos de prova tinham dimensões de 10,2cm de diâmetro e

28,6cm de altura. O relógio comparador, constituído de uma base circular com

uma ou duas hastes verticais, na qual oferece suporte para uma plataforma,

onde é fixado o extensômetro, foi usado para medir a variação do comprimento

dos corpos de prova ao longo do eixo longitudinal. Os teores de C3A presentes

no cimento eram de 0%, 5%, 7% e 11%, de acordo com o tipo de cimento.

Chang & Mantell (1990) utilizaram cinco tipos de cimento Portland para

analisar a expansão da mistura destes cimentos com o fosfogesso. As

quantidades de C3A variaram em intervalos de 4,3% e 14%. O teor de cimento

utilizado variou de 5% a 30%, o de fosfogesso variou de 0 a 95% e o restante

foi complementado com areia.

De acordo com os resultados obtidos por Chang & Mantell (1990)

chegaram à conclusão de que o uso de cimento com teores de C3A menores

que 7% por proporcionaram menores expansões.

Ouyang et al. (1988c) estudaram a expansão de misturas de fosfogesso

e um único tipo de cimento com teor elevado de C3A. Os resultados dos

ensaios estão apresentados na Tabela 2.18. Observa-se que aumentando o

teor de fosfogesso e diminuindo a quantidade de areia e mantendo-se

constante o teor de cimento na mistura, ocorre um aumento na expansão. O

aumento no teor de cimento nas misturas, para o mesmo tipo de cimento,

também resulta no acréscimo da expansão.

Capítulo 2 54

TABELA 2.18 – Propriedades mecânicas de laboratório e de campo das misturas de concreto compactado rolado Taha & Seals (1991)

Composição (%) Expansão (%) Teor de

C3A CP FG AREIA 28 dias 90 dias 180 dias 360 dias

10 0 90 0,006 0,009 0,016 0,030 10 8 82 0,019 0,036 0,049 0,067 10 16 74 0.024 0,042 0,053 0,073 10 32 58 0,042 0,083 0,117 0,160 20 0 80 0,006 0,008 0,016 0,030 20 8 72 0,016 0,030 0,044 0,064 20 13 64 0,020 0,036 0,049 0,077

4,3%

20 32 48 0,034 0,057 0,078 0,102

2.14 A CAL

A decomposição térmica dos calcários/dolomitos/conchas calcárias

resulta na formação de dois produtos – cal e dióxido de carbono. Essa reação,

quimicamente bem estabelecida em relação às massas moleculares, é

reversível para ambos os carbonatos de cálcio e magnésio.

Representação química da reação:

CaCO3 + calor - CaO + CO2 (2.2)

CaCO3.MgCO3 + calor - CaO.MgO + 2CO2 (2.3)

2.14.1 Origem Mineral

Dentre as rochas minerais utilizadas pelo homem, destacam-se as

rochas carbonatadas, que constituem 0,25% do volume da crosta. Encontram-

se distribuídas não só nas formações mais antigas, quanto nas mais recentes.

Em geral, são sedimentos metamorfisados ou não, e mais raramente são

rochas intrusivas relacionadas à atividade vulcânica alcalina.

2.14.2 Rochas carbonatadas cálcio-magnesianas

Essas rochas são constituídas em 50% ou mais pelos minerais: calcita

(carbonato de cálcio – CaCO3 – romboédrico), aragonita (carbonato de cálcio -

CaCO3 – ortorômbico) e dolomita (CaCO3.MgCO3 – carbonato de cálcio e

carbonato de magnésio – romboédrico). Entre os componentes minerais

Capítulo 2 55

considerados como impurezas ou como secundários estão: quartzo, certos

silicatos argilosos, óxidos metálicos de ferro e manganês, matéria orgânica,

fosfatos, sulfetos, sulfatos e fluoretos. Os metais que acompanham mais

freqüentemente a calcita e a dolomita são: titânio, cádmio, vanádio, cromo,

cobalto, níquel, cobre, gálio, zircônio, molibdênio e estanho.

As aplicações dos calcários/dolomitos são direcionadas pela sua

composição física e química. Destacam-se as utilizações como agregados,

pedras ornamentais, pedra de construção, filer, meio filtrante, refratário,

pigmentos de tintas, carga fundente de fornos da metalurgia dos não-ferrosos e

do ferro, pó de mineração, filer de misturas asfálticas, corretivo de acidez do

solo, nas indústrias de vidro, cerâmica, lã mineral, ração mineral, cimento

Portland, cimento de alvenaria e cal.

Pela tradição, múltipla utilidade e benefícios sociais e econômicos, a cal

é o principal produto derivado dos calcários/dolomitos/conchas calcárias. É

obtida através de uma reação química simples – calcinação, mas requer

conhecimento e habilidade para que o padrão de qualidade ideal seja atingido.

Outra característica do produto são as amplas possibilidades da sua fabricação

– em fornos rudimentares, de pequena produção, até fornos de alta tecnologia

e produção volumosa – o que a tornou conhecida em todo o mundo.

2.14.3 Cal virgem

A cal virgem é o produto que resulta da dissociação térmica do

calcário/dolomito/concha calcária. A reação que lhe dá origem é simples, mas

requer recursos e conhecimentos complexos para sua perfeita realização. A cal

é um nobre e importante produto à disposição dos homens, sendo plenamente

adequada sua designação de “produto versátil e social”.

Quando provém de rochas carbonatadas puras, a cal virgem é um

produto inorgânico branco. Quando apresenta colorações creme, amarelada e

levemente cinza, é sinal que contém impurezas. Seu odor é equivalente ao

“terroso”. Apresentam-se como cristais isolados ou conglomerados cristalinos,

de dimensões e espaços intercristalinos variados, observáveis somente por

microscopia.

Capítulo 2 56

Os itens mais importantes na formação do custo do produto são:

combustível, mão-de-obra e depreciação, seguidas pelos fatores relacionados

a juros, refratários, energia elétrica, manutenção, controle de qualidade,

seguros, impostos e administração.

A divergência sobre os custos industriais da cal é muito grande,

principalmente pela diversidade de técnicas empregadas na fabricação do

produto, ociosidade dos fornos (em função do mercado), nível de administração

e outros fatores.

2.14.4 Cal hidratada

A cal hidratada resulta do prosseguimento do processo industrial que dá

origem à cal virgem. A reação química que a produz, com a presença da água,

é uma clássica “reação de fases sólido-líquida”. Dependendo do volume de

água utilizada para a reação, o produto final pode ser seco ou com aspectos de

creme, lama, leite ou solução saturada.

A composição química da cal hidratada varia de acordo com as

características da cal virgem que lhe dá origem, resultado das seguintes

reações:

CaO + H2O – Ca(OH)2 + calor (15.300 cal/formulagrama.); (2.4)

Dolomítica normal:

2CaO.MgO + 3H2O – 2Ca(OH)2 + Mg(OH)2 (2.5)

a hidratação de uma fórmula grama de MgO produz (8.800 a 10.000

cal/formulagrama.);

Dolomita sob pressão:

CaO.MgO + H2O + pressão – Ca(OH)2 + Mg(OH)2 + calor. (2.6)

O volume de água utilizado para hidratar a cal virgem industrializada

varia com as características físicas, químicas e mineralógicas da cal e também

com o método e o hidratador empregados.

Cal hidratada é o nome genérico de todas as formas de hidratos. Mas a

cal hidratada, propriamente dita se apresenta como pó seco, com 17% a 19%

de água combinada, quando dolomítica normal e 24% a 27% de água

Capítulo 2 57

combinada, quando cálcica ou hidratada sob pressão. As demais formas de

hidratos têm nomes próprios.

A cal hidratada úmida é resultante de excesso de água: pasta de cal –

cal virgem hidratada com 30% a 45% de água livre; lama de cal – quando o

volume de água livre varia de 55% a 73%; de cal – quando o volume de água

livre varia de 80% a 99%; água de cal – quando o hidrato está em solução

pura, sem qualquer sólido em suspensão, atingiu (10ºC – 1,33g/L para Ca(OH)2

e 0,01g/L para Mg(OH)2.

A cal hidratada sob pressão é o produto resultante do processo ao qual

é submetida a cal virgem de natureza dolomítica ou magnesiana, para ter todos

os seus óxidos transformados em hidratos.

Parte da cal virgem magnesiana ou dolomítica não é hidratada à pressão

atmosférica, qualquer que seja o tempo de retenção no hidratador. Inicialmente

há uma pequena percentagem de óxido de magnésio que se hidrata. Muitas

vezes, essa percentagem pode ser aumentada com retenção no silo, por 10 a

24 horas e excesso de umidade.

2.15 A CAL COMO ESTABILIZANTE

Das reações que se processam com a cal e certos solos, resultam em

alterações nas características do solo que permitem, então, a sua utilização

como base de pavimentos rodoviários.

A estabilização de solos finos com cal é uma alternativa de custo

relativamente baixo, se comparada às soluções tradicionais. Sua utilização, em

rodovias, iniciou nos Estados Unidos, na década de 20. No Brasil, os primeiros

relatos datam do final da década de 60. Guimarães (1971) relatou algumas

experiências de pistas experimentais no Brasil, dentre as quais destacam-se:

aeroporto de Congonhas (área de hangares da Varig), rodovia Curitiba-Porto

Alegre (próximo ao Km 10, no Estado do Paraná), rodovia Brasília-Fortaleza

(próximo a Sobradinho-DF), BR-377 – Ligação Cruz Alta-Carazinho (dois

trechos experimentais).

Quando a cal é adicionada em alguns tipos de solos, principalmente

siltosos e argilosos, a mistura final nem sempre desenvolve a resistência

Capítulo 2 58

esperada, mesmo depois de longo período de “cura”. Portanto, adota-se o

artifício de juntar à cal com outro aditivo, que permite o surgimento de reações

químicas ou físico-químicas aglomerantes na mistura, favorecendo a obtenção

dos valores indicados pelo projeto.

Dentre as aplicações da cal com outros aditivos, o maior sucesso é

obtido com o uso do material pozolânico denominado “fly ash” ou “cinzas

volantes”, resíduo industrial existente em abundância como refugo nas usinas

térmicas a carvão. Esse material contém sílica ativa, elemento necessário para

o aparecimento de reações entre a cal e o solo, na mistura compactada para o

pavimento.

A mistura cal-pozolana tende a afetar as propriedades físicas do solo de

maneira semelhante à cal pura, porém, mais acentuada. A extensão exata das

alterações provocadas na resistência variam, mas, de modo geral, as

propriedades mostram sempre a mesma tendência que resulta da aplicação da

cal – redução das mudanças de volumes, abaixamento da plasticidade e

aumento da resistência, o que melhora, sem dúvida, a resistência do pavimento

às intempéries.

Muitos resíduos não podem ser empregados sozinhos por apresentarem

baixas capacidades de suporte. Logo, misturas contendo fosfogesso e outros

estabilizantes, como a cal, podem resultar em materiais adequados que

apresentem algumas vantagens como: resistência à deformações; boa

capacidade de retenção de água; boa capacidade contra o congelamento;

trabalhável e de fácil construção; boa capacidade de suporte e baixo peso e

boa capacidade de neutralização de materiais orgânicos (MOLINA, 2004).

Quando se adiciona cal a uma mistura, ocorrem várias reações, entre as

quais podemos citar:

• A permuta iônica e floculação, onde se verifica uma diminuição da

plasticidade devido à troca iônica pela quais os cátions Ca++, vão

adsorver-se à superfície das partículas. Essa adsorção provoca a

diminuição da sua eletronegatividade originando floculação e

produzindo uma imediata melhora na plasticidade, trabalhabilidade

e resistência sem cura;

Capítulo 2 59

• A cimentação, reação lenta produzida em meios de pH elevado onde

a solubilidade da sílica e alumina são aumentadas e combina-se com

Ca++ para formar silicato de cálcio, melhorando a resistência e sua

estabilidade da mistura compactada;

• A carbonatação, combinação de óxido ou hidróxido de cálcio com

anidrido carbônico presente nas minúsculas bolhas de ar, absorvidas

e retiradas por ocasião da realização das misturas ou pela

penetração do ar nos poros após a mistura de solo com a cal. A

reação tende a refazer o carbonato original, visto que a

decomposição desse composto pelo calor, é uma reação reversível.

Desse fato resulta ação cimentante da cal, porque ela faz aparecer

um novo corpo sólido que trava e firma as partículas do solo.

2.15.1 Efeitos da cal sobre as misturas

O processo de estabilização de solos com cal pode ser dividido em duas

fases: uma fase rápida (minutos a dias) e uma fase lenta (semanas a anos). A

fase rápida é caracterizada pelos fenômenos de troca catiônica, floculação-

aglomeração, provocando melhoria imediata na plasticidade, na

trabalhabilidade e na resistência (sem cura). A fase lenta é caracterizada pelas

reações pozolânicas, que formam produtos cimentantes, proporcionando ganho

de resistência e de durabilidade com o tempo de cura.

O critério de reatividade de Thompson qualifica como reativos solos que,

quando estabilizados com cal, apresentam ganhos de resistência maiores que

345kPa, após 28 dias de cura.

Já pelo critério utilizado pelo Departamento de Estradas do Texas e

Louisina, quando o solo é estabilizado com a cal, apresenta uma resistência

mínima de 677kPa para base e 338kPa para sub-base.

De modo geral, a cal sempre afeta de forma favorável algumas

propriedades dos solos, o que se reflete em variações das características

físicas. A adição da cal diminui o índice de plasticidade devido ao efeito da

troca iônica. Quando se adiciona a cal aos solos, ocorre brusca redução das

suas propriedades de expansão. Outra importante propriedade alterada pela

Capítulo 2 60

adição da cal na mistura é o pH do solo, passando gradativamente de ácido

para alcalino.

Com relação à granulometria, a principal conseqüência da adição de cal

ao solo, é a aglomeração e floculação por troca iônica processada nas

finíssimas partículas de argila, reativas, produzindo um solo mais grosseiro,

mais permeável e mais friável. Em geral, a influência da cal na granulometria é

tanto maior quanto mais fino e argiloso for o solo inicialmente, pois mais

destacada é a alteração da textura com a agregação e floculação das

partículas.

Diversos testes têm sido feitos para avaliar as resistências das misturas

com cal: compressão não confinada, Índice de Suporte Califórnia,

estabilômetro, extrusão, triaxial e mesmo agulha de penetração Proctor. Dentre

esses, a compressão não confinada é mais popular, porém, todos mostram a

mesma tendência, porém com grandezas não proporcionais.

Os principais fatores que afetam as resistências das misturas contendo

cal são: o teor de cal, o tipo de solo ou de resíduo, a densidade, o tempo de

cura e a qualidade da cal.

A compactação de uma mistura contendo cal produz, em geral, pela

atuação da cal na textura do solo, uma menor resultante de massa especifica

seca máxima e um maior teor de umidade ótimo que o correspondente à

mistura original. Segundo Molina (2004) isto não acontece sempre porque são

conhecidas misturas que não apresentam essas características. O aumento na

umidade ótima é devido à reação pozolânica e a diminuição, ao intercâmbio

catiônico. Portanto, o balanceamento entre os dois efeitos pode resultar em

pouca ou nenhuma mudança da umidade ótima, e conseqüentemente, pouca

ou nenhuma mudança da massa especifica seca máxima.

Pode-se notar que, com a adição da cal, ocorrem melhoras nas

propriedades mecânicas. Ensaios de CBR, compressão simples e cone de

penetração mostram melhoras imediatas de várias vezes a resistência original,

(MOLINA, 2004).

A resistência das misturas contendo cal é diretamente proporcional ao

tempo de cura, devido às reações químicas e físico-químicas que nelas

Capítulo 2 61

ocorrem. Em geral, a resistência das misturas estabilizadas com a cal aumenta

rapidamente no período inicial, tal como se deve prever pela ordem de

importância do desenvolvimento das reações. À medida que o tempo de cura

cresce, a velocidade do aumento da resistência torna-se cada vez menor. As

reações pozolânicas sendo lentas, fazem com que as resistências das

misturas, ainda que muito lentamente, aumentem mesmo após alguns anos de

idade. No campo e no laboratório, a resistência alcançada é também função

das condições de umidade e de temperatura. Esta última consiste com o tempo

de cura em dias, pelo índice maturidade (graus farienheit multiplicado pelo

número de dias).

2.15.2 Materiais calcários estabilizados com a cal

Estudos têm sido publicados destacando o bom comportamento de

materiais calcários, quando pequenos teores de cal hidratada são incorporados

à mistura, incrementando a resistência pela introdução de íons Ca++ solúveis, o

que causa cimentação dos carbonatos, (MOLINA, 2004).

Os ensaios realizados por Bhuiyan et al. (1995) mostram que as

misturas estabilizadas com cal têm importantes ganhos de resistência frente às

misturas não estabilizadas. Foi também observado que os ganhos de

resistência eram muito mais significativos para os materiais que apresentavam

elevadas concentrações de calcita (CaCO3).

Capítulo 3 62

3 MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 INTRODUÇÃO

Este capítulo aborda a forma como foi conduzida a investigação

experimental desenvolvida com o fim de permitir o estudo das propriedades

mecânicas de misturas compactadas compostas de fosfogesso e cal.

3.2 MATERIAIS

3.2.1 Fosfogesso

O fosfogesso utilizado na pesquisa é do tipo di-hidratado, apresentando

características semelhantes ao utilizado nas pesquisas já realizadas por Parente

(2002) na Escola de Engenharia de São Carlos-USP.

3.2.1.1 Coleta e preparação

O fosfogesso foi coletado em seu estado natural, no depósito pertencente a

indústria de fertilizantes FOSFÉRTIL, localizada no município de Uberaba (MG). O

depósito é dividido em lotes identificados através da sua idade, onde o mais antigo

data de 1986. A idade influencia no pH do fosfogesso, pois lotes mais antigos

apresentam maior pH, ou menor acidez, em relação aos lotes mais recentes. O

material coletado corresponde ao resíduo gerado no ano de 2001

Após coleta, o resíduo foi transportado para o Laboratório de Estradas da

Escola de Engenharia de São Carlos USP.

A preparação do fosfogesso consistiu em sua secagem ao ar livre até se

atingir a umidade higroscópica. Em seguida, o material foi homogeneizado com

operações de destorroamento, passagem na peneira n0 4, e posterior

Capítulo 3 63

quarteamento. Logo após, foi embalado em sacos plásticos e armazenado para o

uso experimental. O aspecto final do fosfogesso bruto, imediatamente antes de ser

ensacado, pode ser visto na Figura 3.1.

Encerrada a fase de preparação, deu-se início aos ensaios de

caracterização, que consistiram nas determinações da granulometria, da massa

específica dos sólidos, dos limites de Atterberg e do pH, este último com a

finalidade de medir a acidez após a fase de preparação.

FIGURA 3.1 - Fosfogesso bruto do tipo di-hidratado após secagem e homogeneização

3.2.1.2 Determinação do pH

Na determinação do pH do fosfogesso, obteve-se o valor de 5,0. Esse

resultado encontra-se no intervalo de variação de 2,5 a 6,0, determinado a partir

de valores observados para diferentes tipos de fosfogesso pesquisados na

Revisão Bibliográfica. TAKEDA (1998) mediu a acidez de duas amostras de

fosfogesso di-hidratado da FOSFÉRTIL com diferentes idades; um deles

apresentou pH de 2,4 e o outro pH de 5,0. A redução da acidez do fosfogesso com

a idade é provocada pelo tempo maior de exposição do material às intempéries,

Fosfogesso bruto di-hidratado

Capítulo 3 64

que tem como conseqüência a lixiviação de parte dos elementos constituintes do

fosfogesso responsáveis pela acidez.

3.2.1.3 Granulometria

A análise granulométrica foi realizada através do ensaio de granulometria

conjunta, (peneiramento + sedimentação), de acordo com a norma DER/SP M 6-

61, que inclui o uso de uma série padronizada de 7 peneiras (nos. 16, 30, 50, 80,

100 e 200). Desta forma, obteve-se como resultado a distribuição granulométrica

apresentada na Figura 3.2. Analisando-se a referida curva, observa-se que o

fosfogesso pode ser incluído na classe dos siltes, com mais de 75% de suas

partículas passantes na peneira n° 200. O resultado mostrou-se coerente com os

apresentados em bibliografia e nos trabalhos de Parente (2002).

0

20

40

60

80

100

0,001 0,01 0,1 1 10


% p

assa

da

FIGURA 3.2 - Distribuição granulométrica do fosfogesso

3.2.1.4 Massa específica dos sólidos

A determinação da massa específica dos sólidos (ρs) foi realizada segundo

a norma DER/SP M 3-61 e foi obtido o valor de 2,526g/cm3. Este resultado é um

pouco superior aos valores de 2,320g/cm3 e 2,308g/cm3 obtidos por Takeda

(1998) e Parente (2002), para duas amostras diferentes de fosfogesso di-

Capítulo 3 65

hidratado. Essa variação pode ser atribuída ao fato do fosfogesso conter diversas

impurezas e sua composição variar conforme a rocha fosfática utilizada na

produção de ácido fosfórico.

3.2.1.5 Limites de Atterberg

O ensaio para determinação do limite de liquidez, segundo a norma

DER/SP M 4-61, foi considerado irrealizável, pois a pasta de fosfogesso não

apresentou a trabalhabilidade necessária para a sua execução. No ensaio de

plasticidade não foi possível a moldagem dos bastonetes, conforme a norma

DER/SP M 5-61, levando a classificar o material como não plástico (NP). Nos

estudos anteriormente realizados por Ortiz (1997), Takeda (1998) e Parente

(2002) também não se obteve êxito na determinação dos limites de Atterberg.

3.2.2 A cal

A cal utilizada para a realização dos ensaios é uma cal cálcica do tipo CH-III

hidratada, segundo a norma da ABNT NBR 7175, da marca Supercal. O material

foi escolhido por ser comercializado na região de São Carlos/SP. As

características dessa cal, segundo o fabricante, estão apresentadas na Tabela 3.1.

TABELA 3.1 - Características da cal cálcica, Supercal CH-III Caracteristicas da

matéria prima Composição química Caracterização granulométrica

Estrutura Microcristalina: romboédrica Ca(OH)2: 92,5% - 98.5% D50 = 19

Origem: sedimentar marinha MgO: 3,5% máx D90 = 55

Massa específica dos grãos: 2,7g/cm3 SiO2: 0,3% máx

Dureza Mohs de 3,0 R2O3: 1,5% máx Fonte: Ficha técnica do produto (CARBOMIL, 2003)

Capítulo 3 66

3.3 COMPOSIÇÃO DAS MISTURAS

3.3.1 Estudo preliminar

Inicialmente, foram determinadas as resistências à compressão simples de

corpos-de-prova compostos por 5% de cal e 95% de fosfogesso e 10% de cal e

90% de fosfogesso, compactadas na energia equivalente ao Proctor normal,

ensaiados segundo a norma DER/SP M 13-71. Para os corpos-de-prova

compactados na energia equivalente ao Proctor modificado, baseado na norma

DER/SP M 13-72, foram determinadas as resistências à compressão simples dos

corpos-de-prova compostos por: 3% de cal e 97% de fosfogesso, 5% de cal e 95%

de fosfogesso, 7% de cal e 93% de fosfogesso e 10% de cal e 90% de fosfogesso.

Nesta etapa, para ambas as energias de compactação, as resistências foram

determinadas sem imersão previa em água. Para os corpos-de-prova

compactados na energia equivalente ao Proctor normal, os valores de resistência

à compressão simples situaram-se muito abaixo daqueles exigidos comumente

para a construção de bases rodoviárias. Assim decidiu-se que o prosseguimento

do estudo seria feito apenas com corpos-de-prova compactados na energia

equivalente ao Proctor modificado.

3.3.2 Estudo definitivo

Nesta etapa, todos os corpos-de-prova foram compactados na energia

equivalente ao Proctor modificado, sendo analisadas as seguintes misturas: 0% de

cal e 100% de fosfogesso, 3% de cal e 97% de fosfogesso, 5% de cal e 95% de

fosfogesso, 7% de cal e 93% de fosfogesso e 10% de cal e 90% de fosfogesso.

A Tabela 3.2 apresenta as composições escolhidas para a avaliação do

comportamento mecânico das misturas.

TABELA 3.2 - Misturas ensaiadas com os respectivos teores de cal Misturas Fosfogesso (%) Cal (%) Mistura 1 97 3 Mistura 2 95 5 Mistura 3 93 7 Mistura 4 90 10

Capítulo 3 67

3.4 ENSAIOS DE COMPACTAÇÃO DAS MISTURAS

Os ensaios de compactação foram realizados com o objetivo de se obter a

massa específica seca máxima e a umidade ótima correspondentes a cada

mistura.

Antes de se realizar a compactação, a mistura de fosfogesso e cal recebiam

a adição de água necessária para variar a umidade ótima conforme desejado,

repetindo-se então o processo de homogeneização. Em seguida, passava-se o

material na peneira nº 4 (abertura da malha de 4,76mm), e novamente realizava-

se a sua homogeneização.

A determinação de umidade era sempre realizada em estufa com ventilação

forçada e uma temperatura máxima de 50°C. A escolha da temperatura de 50ºC

deve-se ao fato do fosfogesso ser do tipo di-hidratado e sabe-se que temperaturas

acima desse valor podem provocar a desidratação de sua água molecular.

A cal não passou por nenhum processo de preparação específico e foi

usado na forma como é comercializada. Porém, teve-se o cuidado de manter as

embalagens sempre fechadas quando não em uso e de observar o prazo de

validade.

Depois de preparadas, as misturas eram acondicionadas em sacos

plásticos com o propósito de conservar sua umidade antes de serem

compactadas.

Durante a compactação da mistura, não houve reuso do material, repetindo-

se o processo de mistura para cada umidade de compactação.

3.5 PROPRIEDADES MECÂNICAS DAS MISTURAS

A determinação das propriedades mecânicas das misturas baseou-se nos

resultados dos ensaios de compressão simples, compressão diametral e CBR.

Capítulo 3 68

3.5.1 Ensaio de compressão simples

Para todas as misturas citadas no Item 3.3.2 foram realizados ensaios de

compressão simples para os corpos-de-prova moldados na umidade ótima e

massa específica seca máxima. Os ensaios foram executados no Departamento

de Estradas da Escola de Engenharia de São Carlos, seguindo os procedimentos

da norma ABNT (1992) NBR 12770.

Os corpos-de-prova foram submetidos a duas condições de ensaio: sem

imersão e após imersão prévia em água por um período de 4 horas, simulando

uma situação crítica para pavimentos. A imersão prévia em água durante 4 horas,

como preparação para o ensaio de compressão simples teve o objetivo de

possibilitar a avaliação do efeito da água na resistência das misturas.

No estudo definitivo, foram confeccionados 4 corpos-de-prova para cada

uma das condições de ensaio (sem imersão e após imersão prévia em água por 4

horas), e para cada um dos tempos de cura (imediatamente após compactação, 3

dias, 7 dias e 28 dias), resultando 32 corpos de prova para cada composição

analisada (0%, 3%, 5%, 7% e 10%). Assim, foram ensaiados 160 corpos-de-prova.

Para a realização dos ensaios de compressão simples, as misturas foram

compactadas estaticamente em três camadas. Para tanto, utilizou-se um molde

cilíndrico metálico, resultando corpos-de-prova com dimensões de

aproximadamente 5 cm de diâmetro e 10cm de altura.

O molde utilizado na compactação constitui-se de um conjunto de peças

metálicas acopláveis formado de um corpo cilíndrico principal, dois anéis

complementares e dois êmbolos espaçadores, como apresentado na Figura 3.3.

Capítulo 3 69

FIGURA 3.3 – Equipamento para moldagem dos corpos de prova de

compressão simples (1) cilindro principal, (2) anéis complementares, (3) êmbolos espaçadores

Antes de se compactar as misturas, o cilindro era lubrificado com óleo

automotivo para reduzir o atrito dos grãos da mistura com a parede interna do

cilindro.

Depois de decorrido o tempo de cura, os corpos-de-prova foram submetidos

ao ensaio de compressão simples, conforme ilustra a Figura 3.4, tendo sido

utilizada uma velocidade de carga de 1mm/min até o rompimento do corpo-de-

prova.

A força aplicada nos corpos-de-prova e sua deformação durante o ensaio

são monitoradas por painéis eletrônicos e registradas por um programa de

aquisição de dados que fornece um relatório de cada ensaio executado.

(1)

(2) (2)(3) (3)

Capítulo 3 70

FIGURA 3.4 - Ruptura dos corpos-de-prova de compressão simples

3.5.1.1 Análise dos resultados

Os ensaios de compressão simples foram direcionados para a

determinação da resistência à compressão simples e deformabilidade das

misturas, e para a análise da influência da imersão em água, do tempo de cura e

do teor de cal nestes parâmetros.

Adotou-se o módulo tangente inicial (E0) para a representação da

deformabilidade. Para a determinação do E0, utilizou-se o procedimento proposto

por DUNCAN & CHANG (1970) que supõe a curva tensão deformação uma

hipérbole, cuja expressão é representada na Equação 3.1.

aa

a ba εσε

.+= (3.1)

onde:

Capítulo 3 71

εa – deformação axial (mm/mm)

σa – tensão axial (kPa)

a e b – coeficientes de regressão.

Assim, o módulo tangente inicial é calculado pela expressão:

aE 1

0 = (3.2)

A Figura 3.5 ilustra graficamente a estimativa de E0 a partir do coeficiente

“a”.

FIGURA 3.5 – Exemplo da estimativa de E0 a partir da determinação do coeficiente “a”, segundo o modelo hiperbólico proposto por DUNCAN & CHANG (1970)

Ressalta-se que devem ser descartados os pontos iniciais da curva tensão

x deformação, devido à imprecisão existente na determinação de deslocamentos

muito pequenos, e os pontos posteriores à ruptura do corpo-de-prova ensaiado.

3.5.2 Ensaio de compressão diametral.


compressão diametral para os corpos de prova moldados na umidade ótima e

εa

εa/σa

a

Capítulo 3 72

massa específica seca máxima. Os ensaios foram executados no Departamento

de Estradas da Escola de Engenharia de São Carlos, seguindo os procedimentos

da norma ABNT (1990) M1. Utilizou-se a mesma prensa na qual foram ensaiados

os corpos-de-prova para compressão simples.

Os corpos-de-prova foram submetidos a duas condições de ensaio: sem

imersão e após imersão prévia em água por um período de 4 horas simulando

uma situação crítica para pavimentos. A imersão prévia em água durante 4 horas,

como preparação para o ensaio de compressão simples teve o objetivo de

possibilitar a avaliação do efeito da água na resistência das misturas.

No estudo definitivo, foram confeccionados 4 corpos-de-prova para cada

uma das condições de ensaio (sem imersão e após imersão prévia em água por 4

horas), e para cada um dos tempos de cura (imediatamente após compactação, 3

dias, 7 dias e 28 dias), resultando 32 corpos-de-prova para cada composição

analisada (0%, 3%, 5%, 7% e 10%). Assim, foram ensaiados 160 corpos-de-prova.

Para a realização dos ensaios de compressão diametral, as misturas foram

compactadas estaticamente em 1 camada, resultando corpos-de-prova com

dimensões de aproximadamente 5cm de diâmetro e 5cm de altura.

O molde utilizado na compactação é um conjunto de peças metálicas

constituído de corpo cilíndrico e dois êmbolos espaçadores.

Antes de se compactar as misturas, o cilindro era lubrificado com óleo

automotivo para reduzir o atrito dos grãos da mistura com a parede interna do

cilindro.

Depois de decorrido o tempo de cura, os corpos de prova foram submetidos

ao ensaio de compressão diametral conforme ilustra a Figura 3.6, tendo sido

utilizada uma velocidade de carga de 1,27mm/min até o rompimento do corpo de

prova.

Capítulo 3 73

FIGURA 3.6 – Realização do ensaio de compressão diametral.

A Figura 3.7 ilustra o equipamento utilizado para ensaiar os corpos-de-

prova de resistência à tração por compressão diametral.

Capítulo 3 74

FIGURA 3.7 – Equipamento utilizado para a realização do ensaio de compressão diametral


Os ensaios de compressão diametral foram direcionados para

determinação da resistência à tração indireta das misturas de fosfogesso e cal.

A expressão para calcular a tração no centro da amostra é o seguinte:

DHF

t πσ 2

= (3.3)

onde:

σt – resistência à tração, kgf/cm2;

F – carga de ruptura, kgf;

D – diâmetro do corpo-de-prova, cm;

Capítulo 3 75

H –. altura do corpo-de-prova, cm.

3.5.3 Índice de Suporte Califórnia

3.5.3.1 Condição do ensaio


CBR para os corpos de prova moldados na umidade ótima e massa específica

seca máxima. Os ensaios foram executados no Departamento de Estradas da

Escola de Engenharia de São Carlos, seguindo os procedimentos da norma

DER/SP – M53-71. Utilizou-se a mesma prensa na qual foram ensaiados os

corpos-de-prova para compressão simples.

Antes de serem submetidos à penetração, os corpos-de-prova foram

armazenados em câmera úmida durante 7 dias e posteriormente, colocados no

tanque de imersão durante 4 dias. Durante este período, que totalizou 11 dias, a

cura deu-se com os anéis de sobrecarga já instalados. A expansão foi medida

somente no período em que os corpos de prova encontravam-se imersos na água,

com extensômetro de 0,01mm de precisão.

Foi confeccionado e ensaiado 1 corpo-de-prova para cada composição da

mistura (0%, 3%, 5%, 7% e 10% de cal), totalizando 5 corpos-de-prova.

Após decorrer o tempo de cura, os corpos-de-prova foram submetidos ao

ensaio de penetração conforme ilustra a Figura 3.8, tendo sido utilizada uma

velocidade de carga de 1,24mm/min.

.

Capítulo 3 76

FIGURA 3.8 – Realização do ensaio do Índice de Suporte Califórnia.


O ensaio de Índice de suporte Califórnia ofereceu subsídios para

determinarem-se os valores de CBR e expansão das misturas.

3.6 LIXIVIAÇÃO E SOLUBILIZAÇÃO

Os ensaios de lixiviação e solubilização foram realizados no Laboratório de

Saneamento da Escola de Engenharia de São Carlos. Estes ensaios basearam-se

nas normas NBR 10.005/1987 (LIXIVIAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS-

PROCEDIMENTOS) e NBR 10.006/1987 (SOLUBILIZAÇÃO DE RESÍDUOS

SÓLIDOS-PROCEDIMENTOS).

Os ensaios foram realizados para todas as misturas propostas nesta

pesquisa, ou seja, 0%, 3%, 5%, 7% e 10% de cal. Todas as amostras foram

Capítulo 3 77

analisadas no estado solto, simulando situação de armazenagem do material em

campo, bem como no estado compactado. Os corpos-de-prova foram

compactados na umidade ótima e na energia equivalente ao Proctor modificado.

As amostras foram tratadas de acordo com as metodologias estabelecidas

pela norma ABNT, para os testes de lixiviação (NBR 10.005) e solubilização (NBR

10.006) de resíduos sólidos (ABNT, 1987).

Para o ensaio de lixiviação, 100g da massa úmida da mistura, bem como do

fosfogesso puro, foram misturados a 1.600mL de água deionizada. Após início de

agitação da mistura, o pH foi medido nos períodos de 15 minutos iniciais, 30

minutos após decorrido os 15 minutos e 60 minutos após os 30 minutos. Os

valores de pH acima de 5 foram corrigidos mediante adição de ácido acético 0,5N,

não ultrapassando a quantidade máxima de 400mL. A Figura 3.9 ilustra o

procedimento de agitação da mistura.

FIGURA 3.9 – Procedimento de agitação da mistura fosfogesso e cal e do fosfogesso puro, para o ensaio de lixiviação e solubilização.

Após agitação da mistura por um período de 24 horas, foi adicionado

400mL de água deionizada, porém, se a mistura obtiver pH acima de 5, diminui a

quantidade de ácido acético adicionado, dos 400mL de água deionizada.

Capítulo 3 78

Posteriormente a amostra foi filtrada em filtro de papel, conforme ilustra a Figura 3.10, e após esta etapa, a mesma foi filtrada em membrana de fibra de vidro de

0,45µm de porosidade conforme ilustra a Figura 3.11. Esse procedimento simula

condições ácidas que favorecem a lixiviação de alguns contaminantes e que

podem ocorrer devido à decomposição da matéria orgânica presente nos resíduos

urbanos, ao ser misturada com o resíduo industrial em uma área de disposição

(ABNT, 1987b).

FIGURA 3.10 – Filtragem da amostra em papel de filtro após agitação durante o ensaio de lixiviação ou solubilização.

Capítulo 3 79

FIGURA 3.11 – Filtragem a vácuo das amostras através de membrana de fibra de vidro, para análise de metais.

Para o ensaio de lixiviação dos corpos de prova compactados, foi seguido o

mesmo procedimento descrito acima, porém a quantidade de água deionizada e

de ácido acético foi proporcional ao peso dos corpos de prova.

O processo de solubilização constituiu na mistura de 250g da massa seca

do resíduo, bem como da mistura, a 1.000mL de água deionizada. Essa mistura

foi agitada por 5 minutos, no mesmo aparelho utilizado para o ensaio de lixiviação.

A amostra foi agitada a baixa velocidade, ficando em repouso, tampada, por sete

dias conforme ilustra a Figura 3.12. Após esse período a amostra foi filtrada

primeiramente em filtro de papel e posteriormente em membrana de fibra de vidro

de 0,45µm de porosidade, originando o extrato solubilizado. Este procedimento é o

mesmo utilizado para a filtragem das amostras lixiviadas. Esse procedimento tem

por finalidade demonstrar que, uma vez em contato com a água, o resíduo não

modificaria a qualidade dos padrões de potabilidade da água (ABNT, 1987d).

Capítulo 3 80

Os valores de pH foram determinados nas amostras brutas do resíduo e da

mistura de acordo com o método EPA 9045c, no qual 20g da amostra bruta foram

misturados a 20mL de água deionizada. A mistura foi agitada por 5 minutos e,

após repouso de 15 minutos, o pH do sobrenadante foi medido (EPA, 1996).

FIGURA 3.12 – Ensaio de solubilização, amostra lacrada por um período de 7 dias.

O líquido coletado do extrato lixiviado e solubilizado foram encaminhados

para o Instituto de Química de São Carlos – USP, para a realização das análises

químicas neste líquido. Estas análises têm como finalidade, obter as

concentrações de metais pesados no fosfogesso e nas respectivas misturas

analisadas.

As metodologias utilizadas na determinação dos parâmetros químicos nos

extratos lixiviados e solubilizados requeridos pela NBR 10.004 foram baseadas no

Standard Methods for Examination of Water and Wasterwater (APHA, 1995).

Capítulo 3 81

Foram analisados os seguintes parâmetros nos extratos lixiviados e

solubilizados:As, Ba, Cd, Cr total, Pb, Ag, Se. As avaliações foram realizadas em

atenção ao Anexo G – Listagem n° 7 da NBR 10.004 (ABNT, 1987c).

O mesmo procedimento foi utilizado para as amostras solubilizadas, nos

quais foram analisados os seguintes parâmetros: As, Ba, Cd, Cr total, Pb, Ag, Se,

nitrato e dureza, Fé, Mn, Na, constantes do Anexo H – Listagem n° 8 da NBR

10.004 (ABNT, 1987c).

O tratamento preliminar das amostras destinadas à determinação de metais

nos extratos lixiviados e solubilizados constou de um ataque com HNO3 (50mL do

extrato+ 5mL de ácido), de acordo como método EPA 3015 (EPA, 1996),

utilizando-se a técnica de digestão por microondas em sistema fechado (CEM

2000).

A determinação dos metais nos extratos digeridos foi realizada por

espectrometria e absorção atômica (Varian) ou espectrometria de emissão

atômica com fonte de plasma induzida (Perkin Elmer ICP-AES Optima 3.000).

3.6.1 Análise dos resultados

Os resultados dos ensaios de lixiviação, solubilização e absorção atômica,

forneceram subsídios para a determinação das impurezas presentes no

fosfogesso puro e nas misturas de fosfogesso e cal propostas na pesquisa,

através do extrato lixiviado e solubolizado.

3.7 ANÁLISE ESTATÍSTICA DOS RESULTADOS

3.7.1 Método para aceitação dos corpos-de-prova

Os resultados obtidos nos ensaios para determinação das propriedades

mecânicas dos materiais foram analisados com base nos valores estatísticos de

média e desvio padrão, sendo aplicado o teste de Grubbs para identificação de

outliers (GRUBBS, 1969).

Capítulo 3 82

Para aplicação do teste de Grubbs primeiro deve-se verificar que os dados

podem ser razoavelmente representados por uma distribuição normal. O teste de

Grubbs está definido pelas seguintes hipóteses: hipótese nula (H0), não existe

nenhum outlier nos resultados dos ensaios; hipótese alternativa (H1), existe pelo

menos um outlier nos resultados dos ensaios. Este teste detecta um outlier cada

vez que é realizado, mesmo que é eliminado dos dados e o teste repete-se até

que não sejam detectados outliers. Para a aplicação deste teste deve-se verificar

dentre os dados de um mesmo tratamento quais são os valores máximo e mínimo.

A partir destes valores calcula-se o valor estatístico G definido pela equação.

S

yyG

i −=

max (3.4)

onde:

yi = valores máximo e mínimo dentro do conjunto de resultados de um mesmo

tratamento;

y = média dos resultados de um mesmo tratamento;

s = desvio padrão dos resultados de um mesmo tratamento.

O valor estatístico G deve ser comparado com o valor Gcrítico que depende

do número de repetições (N) e grau de confiança (α) o resultado é considerado um

outlier quando G > Gcrítico.

Para este trabalho adotou-se nível de confiança de 95% e foram feitas

quatro observações para cada ensaio, sendo o Gcrítico utilizado 1,15.

3.7.2 Análise de variância

Foi feita a análise de variância dos resultados de compressão simples e

compressão diametral verificando-se a influência do teor de cal na mistura, bem

como o tempo de cura.

Capítulo 3 83

A análise de variância é um procedimento estatístico comum para

comparação simultânea de médias populacionais, que permite realizar o teste de

hipótese e verificar a hipótese de que o efeito sob consideração é significante.

Deve-se destacar que a aceitação de uma hipótese simplesmente implica que os

dados não apresentam suficientes evidências para rejeitá-la.

Um teste de hipótese estatístico é o critério que permite a aceitação ou

rejeição da hipótese em consideração. A validade dos testes estatísticos depende

da existência de réplicas, pois estas fornecem uma estimativa do erro aleatório, e

tornam possível o uso de tabelas de significância, construídas sob a consideração

de que os erros são independentes (GARCIA-DIAZ & PHILLIPS, 1995).

Capítulo 5 84

4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS

4.1 INTRODUÇÃO

A investigação experimental foi conduzida para se avaliar o desempenho

mecânico de misturas compactadas constituídas de fosfogesso e cal,

combinados segundo diferentes proporções. Para a composição das misturas,

foram escolhidos os seguintes teores de cal: 0%, 3% 5% 7% e 10% em relação

à massa seca do fosfogesso.

4.2 ANÁLISE DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS DE COMPACTAÇÃO

Os ensaios de compactação das misturas de fosfogesso e cal foram

realizados na energia modificada do ensaio de Proctor para a determinação

dos correspondentes valores de massa específica seca máxima (ρdmax) e

umidade ótima (ωo). A Tabela 4.1 apresenta os valores de ρdmax e ωo para as

misturas estudadas e a Figura 4.1, as curvas de compactação

correspondentes.

TABELA 4.1 - Massa específica seca máxima e umidade ótima das misturas de fosfogesso e cal

Mistura ρdmax ωo

Fosfogesso (%) Cal (%) (g/cm3) (%)

100 0 1,645 12,1

97 3 1,505 16,4

95 5 1,495 16,4

93 7 1,505 15,2

90 10 1,510 14,8

Capítulo 5 85

% fosfogesso - % cal

97-3

95-593-7

90-10

100-0

1,35

1,40

1,45

1,50

1,55

1,60

1,65

1,70

6 8 10 12 14 16 18 20 22 24Umidade (%)

Mas

sa e

spec

ífica

sec

a (g

/cm

3 )

FIGURA 4.1 - Curvas de compactação das misturas de fosfogesso e cal

Analisando-se a forma das curvas de compactação apresentadas na

Figura 4.1, observa-se, que de forma geral, a adição de cal conduz a uma

suavização destas. Este fato indica que a ρdmax das misturas com cal são

menos sensíveis à variação da umidade de compactação do que o fosfogesso

puro.

Ainda considerando-se o efeito da adição cal nos resultados dos ensaios

de compactação, as Figuras 4.2 e 4.3 ilustram respectivamente, a variação da

massa específica seca máxima e a variação da umidade ótima com o teor de

estabilizante utilizado na mistura.

Analisando-se os valores apresentados na Tabela 4.1 e as Figuras 4.2 e 4.3, observa-se que a adição de cal conduz a uma diminuição de ρdmax e um

aumento da ωo. Para a massa específica seca máxima, a adição de 3%, 5%,

7% e 10% de cal, provocam respectivamente, uma diminuição de ρdmáx de

9,3%, 10%, 9,3% e 8,9% com relação a ρdmáx do fosfogesso puro. Quanto à

umidade ótima, o aumento é de 35,5%, 35,5%, 25,6% e 22,3%, considerados

os mesmos teores de cal. Assim, o efeito da adição da cal ao fosfogesso é

similar ao já verificado em outras pesquisas onde este estabilizante foi utilizado

com solo.

Capítulo 5 86

1,480

1,520

1,560

1,600

1,640

1,680

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Teor de cal (%)

Mas

sa e

spec

ífica

sec

a m

áxim

a (g

/cm

3 )

0 3 5 7 10

FIGURA 4.2 - Massa específica seca máxima em função do teor de cal

11

12

13

14

15

16

17

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Teor de cal (%)

Um

idad

e ót

ima

(%)

0 3 5 7 10

FIGURA 4.3 - Umidade ótima em função do teor de cal

Entretanto, é importante destacar, que para as misturas com fosfogesso,

após a diminuição de ρdmax e o aumento da ωo expressivos com a adição inicial

de 3% de cal, as tendências de variação destes parâmetros com o aumento da

quantidade de estabilizante não se conservam, visto que o ρdmax diminui

ligeiramente no intervalo de 3% a 5%, e mantém-se praticamente constante

para as demais porcentagens. No tocante à ωo, após o crescimento inicial,

Capítulo 5 87

mantém-se constante no intervalo de 3% a 5%, diminuindo para as demais

porcentagens. Este comportamento difere do observado comumente para

misturas solo-cal, para as quais a tendência de diminuição de ρdmax e aumento

da ωo conserva-se inalterada para teores crescentes de estabilizante.

Comparando-se os resultados obtidos nesta pesquisa com os

determinados por Molina (2004), que estudou misturas compostas com um solo

arenoso e outro argiloso, estabilizadas com 5% e 10% de cal, observa-se que

misturas de fosfogesso e cal apresentam massas específicas secas máximas

inferiores às das misturas solo-cal para os mesmos teores de cal, visto que o

ρdmáx das primeiras situam-se no intervalo de 1,495g/cm3 a 1,510g/cm3,

enquanto que Molina (2004) determinou valores no intervalo de 1,720g/cm3 a

1,850g/cm3. Quanto à umidade ótima, os intervalos de variação para os dois

tipos de misturas sobrepõe-se, pois as misturas solo-cal e as compostas com

fosfogesso apresentam valores de ωo situados nos intervalos de 12,5% a

17,2% e 16,4% a 14,8%, respectivamente.

Comparando-se os resultados obtidos nesta pesquisa com os

determinados por Silvestre (2002) para misturas de fosfogesso estabilizadas

com 5% e 10% de cimento do tipo CP II E-32, observa-se que os valores de

massa específica seca máxima correspondentes a estas últimas misturas,

situados no intervalo de 1,345g/cm3 a 1,366g/cm3, são menores que os obtidos

para misturas de fosfogesso e cal. No tocante à umidade ótima, observa-se

que os valores correspondentes às misturas aqui estudadas são menores do

que os valores determinados para as misturas de fosfogesso e cimento, cujas

ωo situam-se no intervalo de 17,7% a 18,5%.

4.3 PROPRIEDADES MECÂNICAS DAS MISTURAS

Os resultados aqui descritos e analisados referem-se aos ensaios de

compressão simples, compressão diametral e CBR realizados visando avaliar

as propriedades mecânicas das misturas estudadas.

4.3.1 Resistência à compressão simples

A resistência à compressão simples é o critério mais utilizado em

pavimentação para se avaliar a adequabilidade de misturas estabilizadas para

Capítulo 5 88

a construção de bases e sub-bases rodoviárias. A diferença de resistência à

compressão simples entre a mistura sem cal e a mistura com cal tem sido

adotado como um indicador para determinar se o material é ou não reativo à

cal: ganhos substanciais de resistência indicam que o solo é reativo e

provavelmente produzirá um material de pavimentação de qualidade.

Segundo os Procedimentos de Thompson e Illinois apresentados na

State of the Art 5 – Lime Stabilization (TRB, 1987), o solo estabilizado com cal

deve apresentar um aumento na resistência à compressão simples de 350 kPa

em relação ao solo natural para o mesmo ser considerado reativo à cal. Além

de serem reativas, as misturas devem enquadrar-se acima de limites no

tocante às resistências mínimas para construção de camadas de base e sub-

base, estabelecidas respectivamente, como 1000kPa e 700kPa, valores

determinados após 28 dias de cura a 20ºC.

O Anexo A apresenta os valores de resistência à compressão simples

de cada corpo-de-prova e o Anexo E, as correspondentes médias obtidas

segundo o método estatístico de GRUBBS aplicado às réplicas ensaiadas.

A Tabela 4.2 apresenta a resistência à compressão simples das

misturas de fosfogesso e cal, para os teores de cal, tempo de cura e condições

de ensaios considerados na pesquisa. Nesta tabela são também apresentado o

aumento ou diminuição da resistência, respectivamente com a adição da cal ou

a imersão em água, e as correspondentes porcentagens de ganho ou perda

determinadas em relação à resistência do fosfogesso puro e a de corpos-de-

prova ensaiados sem imersão.

Capítulo 5 89

TABELA 4.2 – Resistência à compressão simples e a sua variação Sem imersão Após imersão

Tempo de

cura (dias)

Teor de cal (%)

RCS (kPa)

Diferença RCS (kPa)

Ganho RCS (%)

RCS (kPa)

Diferença RCS (kPa)

Perda por

imersão RCS (%)

0 530 *nd 3 473 -57 -10,75 nd nd nd 5 510 -20 -3,77 nd nd nd 7 659 129 24,34 nd nd nd

0

10 715 185 34,90 nd nd nd 0 550 nd 3 572 22 4 324 248 43 5 594 44 8 353 241 41 7 693 143 26 475 218 31

3

10 754 204 37 506 248 33 0 561 nd 3 585 24 4,27 363 222 38 5 606 45 8 395 211 35 7 715 154 27,45 565 150 21

7

10 854 293 52 630 224 26 0 580 nd 3 691 111 19 546 145 21 5 810 230 40 622 188 23 7 858 278 48 712 146 17

28

10 1022 442 76 844 178 17 * nd – não determinado

4.3.1.1 A influência do teor de cal

As Figuras 4.4 e 4.5 ilustram a variação da resistência à compressão

simples com o teor de cal, para ensaios realizados sem imersão e após

imersão prévia em água, respectivamente. Complementarmente, as Figuras 4.6 e 4.7 apresentam estas mesmas variáveis através de diagrama de barras.

Capítulo 5 90

Sem imersão

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Teor de cal (%)

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o si

mpl

es (k

Pa)

o dias3 dias7 dias28 dias

0 3 5 7 10

FIGURA 4.4 – Variação da resistência à compressão simples para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas sem imersão

Após imersão

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Teor de cal (%)

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o si

mpl

es (k

Pa)

0 dias3 dias7 dias28 dias

0 3 5 7 10

FIGURA 4.5 – Variação da resistência à compressão simples para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas após imersão

Capítulo 5 91

Sem imersão

0

200

400

600

800

1000

1200

0 3 7 28


Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o si

mpl

es (k

Pa)

100% FG + 0% Cal97% FG + 3% CAL95% FG + 5% CAL93% FG + 7% CAL90% FG + 10% CAL

FIGURA 4.6 – Diagrama de barras – variação da resistência à compressão

simples para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas sem imersão

Após imersão

0

200

400

600

800

1000

1200

0 3 7 28


Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o si

mpl

es (k

Pa)

100% FG + 0% CAL97% FG + 3% CAL95% FG + 5% CAL93% FG + 7% CAL90% FG + 10% CAL

FIGURA 4.7 – Diagrama de barras – variação da resistência à compressão simples para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas após imersão

Analisando-se os valores apresentados na Tabela 4.2 e as Figuras 4.4, 4.5, 4.6 e 4.7, observa-se que a adição de cal conduz ao aumento da

resistência à compressão simples (RCS), à exceção das misturas não curadas

Capítulo 5 92

e ensaiadas sem e após imersão em água. Levando-se em consideração os

ensaios realizados sem imersão conforme ilustrado nas Figuras 4.4 e 4.6 e

considerando-se valores médios calculados a partir dos resultados

correspondentes a 3, 7 e 28 dias de cura, o ganho de resistência em relação ao

fosfogesso puro de é de 9%, 19%, 34% e 55%, respectivamente para os teores

de 3%, 5%, 7% e 10% de cal.

Para os ensaios realizados após imersão em água, e conforme ilustrado

nas Figuras 4.5 e 4.7, observa-se que o efeito positivo da adição de cal é

ainda mais evidente, visto que a totalidade dos corpos-de-prova constituídos

apenas por fosfogesso desintegrarem-se para todos os tempos de cura, não

permitindo a execução dos ensaios. Quando se analisa a ação da água sobre o

fosfogesso estabilizado, e considerando-se valores médios calculados a partir

dos tempos de cura de 3, 7 e 28 dias, a redução da RCS é de 34%, 33%, 23%

e 25%, para os teores de 3%, 5%, 7% e 10% de cal, respectivamente.

Os diagramas das Figuras 4.6 e 4.7 ilustram que o efeito positivo da cal

torna-se realmente significativo para o teor de 3%, a partir do qual o acréscimo

da resistência à compressão simples mantém-se crescente até os 28 dias de

cura. Observa-se ainda que, para todos os teores de cal e para as duas

condições de ensaio, as maiores resistências são alcançadas aos 28 dias.

Para se compararem entre os efeitos da adição da cal ao solo com os da

sua adição ao fosfogesso, a Tabela 4.3 apresenta valores de RCS

determinados nesta pesquisa e por Molina (2004) para misturas de dois tipos

de solo e 5% e 10% de cal, ensaiadas sem imersão em água.

Analisando-se os valores apresentados na Tabela 4.3, observa-se que,

à exceção da amostra de solo argiloso estabilizada com 5% de cal, as misturas

de fosfogesso e cal apresentaram valores mais elevados de resistência a

compressão simples, consideradas a mesmas condições. Comparando-se os

valores médios calculados a partir das resistências correspondentes a todas as

condições ensaiadas, as misturas de fosfogesso estabilizadas com cal

apresentam RCS superior em 21% à das misturas de solo cal.

Capítulo 5 93

TABELA 4.3 – Resistência à compressão simples de misturas de solo e cal, e fosfogesso e cal

Material Teor de cal (%) RCS aos 7 dias de cura 5 426 Solo arenoso 10 296 5 761 Solo argiloso 10 706 5 606 Fosfogesso 10 854

Para a comparação entre os efeitos da adição da cal e do cimento ao

fosfogesso, a Tabela 4.4 apresenta valores de RCS determinados nesta

pesquisa e por Silvestre (2002) para misturas de fosfogesso estabilizado com

5% e 10% do cimento CP II-E 32, ensaiadas sem imersão e após imersão em

água.

TABELA 4.4 – Resistência à compressão simples de misturas de fosfogesso e cal, e fosfogesso e cimento

Resistência à compressão simples (kPa)

Sem imersão Após imersão

Perda de RCS por imersão (%)

7 dias 28 dias 7 dias 28 dias 7 dias 28 dias

5% de cal 606 810 395 622 34,82 23,21 5% de cimento 560 1310 410 1130 26,79 13,74 10% de cal 854 1022 630 844 26,23 17,42 10% de cimento 1300 1850 1150 1700 11,54 8,11


à exceção das amostras com 5% de cal, curadas por 7 dias e ensaiadas sem

imersão, todas as misturas de fosfogesso e cimento apresentaram RCS

superiores as das misturas estudadas nesta pesquisa. Comparando-se os

valores médios calculados a partir das resistências correspondentes a todas as

condições ensaiadas, as misturas estabilizadas com cal apresentam RCS 70%

inferior à das misturas estabilizadas com cimento. Assim, a vantagem do menor

custo da cal, aproximadamente 30% inferior ao do cimento, ficaria minimizada

se for considerado apenas este aspecto.

Capítulo 5 94

4.3.1.2 A influência do tempo de cura

O tempo de cura é um fator importante no desenvolvimento da

resistência de misturas estabilizadas com cal. As Figuras 4.8 e 4.9 ilustram,

respectivamente, a variação da resistência à compressão simples com o tempo

de cura para corpos de provas ensaiados sem imersão e após imersão prévia

em água. Complementarmente, as Figuras 4.10 e 4.11 apresentam estas

mesmas variáveis através de diagrama de barras.

Analisando-se os valores da Tabela 4.2 e as Figura 4.8, 4.9, 4.10 e 4.11, observa-se que o acréscimo do tempo de cura conduz ao aumento de

resistência para todos os teores de cal e para as duas condições de ensaio.

Para os ensaios realizados sem imersão, vide Figuras 4.8 e 4.10, e


correspondentes a todos os teores de cal, excetuando o fosfogesso puro,

observa-se que o ganho de resistência à compressão simples em relação às

amostras ensaiadas sem cura é de 11%, 17% e 43%, para os tempos de cura

3, 7 e 28 dias, respectivamente. Assim, conclui-se que apenas após 28 dias de

cura, o ganho de RCS com o tempo de cura torna-se realmente expressivo. A

não observação do efeito positivo da cal em corpos de prova ensaiados

imediatamente após compactação indica que a ação do aditivo a curto prazo

(troca cátion-iônica) não se processa, restando apenas o efeito da cimentação

(reação pozolânica da cal com o fosfogesso), que se dá a longo prazo. Neste

sentido, Graves (1987) já observara que a ação cimentante da cal sobre

materiais calcários, a exemplo do fosfogesso, é muito elevada.

Para os ensaios realizados após imersão em água, vide Figuras 4.9 e

4.11, a importância da cura torna-se ainda mais evidente, pois todos os corpos

de prova não curados desintegraram-se durante o processo. Nestas condições

e considerando-se valores médios calculados a partir dos resultados

correspondentes a todos os teores de cal, o ganho de RCS nos períodos de 3 a

7 dias, e de 3 a 28 dias, é de 18% e 64%, respectivamente.

Capítulo 5 95

Sem imersão

0

200

400

600

800

1000

1200

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27


Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o si

mpl

es (K

Pa)

0%3%5%7%10%

0 3 7 28

FIGURA 4.8 – Variação da resistência à compressão simples para

misturas de fosfogesso e cal ensaiadas sem imersão

Após imersão

0

200

400

600

800

1000

1200

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27


Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o si

mpl

es (k

Pa)

0%3%5%7%10%

0 3 7 28

FIGURA 4.9 – Variação da resistência à compressão simples para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas após imersão

Capítulo 5 96

Sem imersão

0

200

400

600

800

1000

1200

0 3 5 7 10

Teor de cal (%)

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o si

mpl

es (k

Pa)

imediato3 dias7 dias28 dias

FIGURA 4.10 – Diagrama de barras - variação da resistência à compressão simples para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas sem imersão

Após imersão

0

200

400

600

800

1000

1200

0 3 5 7 10

Teor de cal (%)

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o si

mpl

es (k

Pa)

imdediato3 dias 7 dias28 dias

FIGURA 4.11 – Diagrama de barras - variação da resistência à compressão simples para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas após imersão

Comparando-se os valores de resistência obtidos nesta pesquisa com os

valores determinados por Silvestre (2002) para misturas fosfogesso e cimento,

conforme apresentado na Tabela 4.4, observa-se que o efeito do tempo de

Capítulo 5 97

cura é mais marcante para esta última mistura do que para as misturas de

fosfogesso estabilizadas com cal.

Finalmente, considerando-se o Procedimento Illinois apresentado no

State of the Art 5 – Lime Stabilization (TRB, 1987), que estabelece para

misturas solo-cal, as resistências mínimas de 1030 kPa e 690 kPa, valores

determinados após 30 dias de cura a 20ºC, respectivamente para a construção

de camadas de base e sub-base, observa-se que as misturas de fosfogesso e

5% e 10% de cal atendem, respectivamente, o primeiro e o segundo limite,

conforme os valores apresentados na Tabela 4.2, para cura de 28 dias, sem

imersão.

4.3.1.3 Relação entre resistência à compressão simples, o tempo de cura, e o teor de cal

Foram realizadas regressões múltiplas, utilizando-se a resistência à

compressão simples como variável dependente e o tempo de cura e o teor de

cal como variáveis independentes. Assim, determinaram-se as Equações 4.1 e 4.2 considerando-se, respectivamente, os resultados das misturas ensaiadas

sem imersão e após imersão previa em água.

RCS= 323,13.(TC)0,12.(cal)0,31 R2 = 0,94 (4.1)

RCS= 151,51.(TC)0,22.(cal)0,42 R2 = 0,96 (4.2)

onde:

RCS – resistência à compressão simples (kPa);

TC – tempo de cura (dias);

(cal) – variação do teor de cal.

Com estas equações apresentadas acima, pretendeu-se analisar se os

valores obtidos de RCS neste modelo proposto são equivalentes aos obtidos

com os valores em laboratório. Vale salientar que foi excluído o tempo de cura

de zero dias, bem como o teor de 0% de cal para este modelo proposto. A

influência do teor de cal, tempo de cura e condição de ensaio foi festa pela

análise de variância.

As Equações 4.1 e 4.2 apresentam coeficientes de determinação (R2)

iguais a 0,94 e 0,96, respectivamente. Os valores elevados de R2 indicam que

Capítulo 5 98

estas equações representam com fidelidade a relação entre as variáveis

consideradas. Este fato também é evidenciado analisando-se as Figuras 4.12

e 4.13 que apresentam valores de RCS calculados a partir das Equações 4.1 e 4.2, respectivamente, e os valores correspondentes determinados nos ensaios

de laboratório.

Sem Imersão

200

400

600

800

1000

1200

200 400 600 800 1000 1200

RCS - calculada pela equação 4.1(kPa)

RC

S - L

abor

atór

io (k

Pa)

FIGURA 4.12 – Valores de RCS: equação 4.1 “versus” laboratório

Após Imersão

200

400

600

800

1000

1200

200 400 600 800 1000 1200

RCS - calculado pela equação 4.2 (kPa)

RC

S - L

abor

atór

io (k

Pa)

FIGURA 4.13 – Valores de RCS: equação 4.2 “versus” laboratório

Capítulo 5 99

As Figuras 4.14 e 4.15 ilustram os modelos representados pelas

Equações 4.1 e 4.2, respectivamente.

FIGURA 4.14 – Variação da resistência à compressão simples com o tempo de cura e teor de cal - sem imersão

FIGURA 4.15 – Variação da resistência à compressão simples com o tempo de cura e teor de cal - após imersão

Fez-se ainda um estudo de variância, verificando o nível de significância

da influência da imersão em água, do tempo de cura e do teor de cal, incluindo

as interações entre esses fatores, nos resultados de RCS. O nível de confiança

Capítulo 5 100

considerado foi de 95% e os resultados detalhados da análise são

apresentados no Anexo F.

Na Tabela 4.5 são listados os resultados das análises feitas. Estas

análises estão baseadas no teste F de Snedecor (GARCIA-DIAZ & PHILLIPS,

1995). Com base neste teste, uma hipótese é considerada significativa quando

o Fteórico for inferior ao Fcalculado, sendo o Fteórico tabelado em função da razão do

grau de liberdade do erro.

As fontes de variação ou tratamentos A, B, C, AB, AC, BC e ABC

apresentados na Tabela 4.5 são enumerados em seguida:

• A: da variação da condição do ensaio (sem imersão e com imersão);

• B: do tempo de cura;

• C: do teor de cal (0%,3%, 5%, 7% e 10%)

• AB: da condição de ensaio em conjunto com o tempo de cura;

• AC: da condição do ensaio em conjunto com o teor de cal e;

• BC: do tempo de cura em conjunto com o teor de cal;

• ABC: da condição do ensaio em conjunto com o tempo de cura e o teor

de cal.

TABELA 4.5 – Influência das variáveis do estudo sobre os resultados de RCS

Fonte de

Graus de Soma dos Quadrado

Varia-ção

liberda-de quadrados médio Fcalculado Fteórico significativo?

(GL) (SQ) QM=SQ/GL A 1 4634546 4634546 3202,67 3,84 Sim B 3 3156055 1052018 726,99 2,60 Sim C 4 2702862 675715 466,95 2,37 Sim

AB 3 591255 197085 136,19 2,60 Sim AC 4 411899 102975 71,16 2,37 Sim BC 12 723783 60315 41,68 1,75 Sim

ABC 12 295368 24614 17,01 1,75 Sim Erro 120 173651 1447 Total 159 1.939.356 55.410

A Tabela 4.5 mostra que o teor de cal, o tempo de cura e a condição de

ensaio e as interações entre estas variáveis influenciam de maneira

Capítulo 5 101

significativa os resultados da resistência à compressão simples determinados

nos ensaios.

4.3.2 Deformabilidade (Rigidez), das misturas de fosfogesso e cal a partir dos ensaios de compressão simples

Quando se estuda o comportamento mecânico de um material visando à

construção de bases e sub-bases de pavimentos, a deformabilidade possui

maior influência no seu desempenho em campo do que a tensão de ruptura

determinada sob carregamento estático. O estudo da deformabilidade das

misturas de fosfogesso e cal foi realizado através da análise da variação dos

módulos tangentes iniciais (E0) determinados a partir da curva tensão “versus”

deformação resultantes dos ensaios de compressão simples.

Conforme os estudos de Ruiz (1964) e Drumm et al. (1990), o E0 é um

índice representativo da deformabilidade das misturas e de interesse no estudo

de pavimentos, pois guarda estreita relação com o módulo de resiliência. Para

o cálculo de E0, adotou-se o procedimento proposto por Duncan e Chang

(1970), que aproxima a curva ‘tensão versus deformação’ a uma hipérbole.

O Anexo B apresenta os valores de deformabilidade de cada corpo-de-

prova ensaiado e o Anexo E, as correspondentes médias obtidas segundo o

método estatístico de GRUBBS aplicado às réplicas ensaiadas.

A Tabela 4.6 apresenta os valores do módulo tangente inicial das

misturas de fosfogesso e cal, para os teores de cal, tempo de cura e condições

de ensaios considerados na pesquisa. Nesta tabela são também apresentados

o aumento ou diminuição da rigidez, respectivamente com a adição da cal ou a

imersão em água, e as correspondentes porcentagens de ganho ou perda

determinadas em relação à deformabilidade do fosfogesso puro e a de corpos-

de-prova ensaiados sem imersão.

Com base nos valores estimados, a deformabilidade das misturas de

fosfogesso e cal representada pelo E0 mostra um padrão de variação bastante

semelhante ao padrão de variação determinado para a resistência à

compressão simples, conforme apresentado nos subitens 4.3.1.1, 4.3.1.2, 4.3.1.3.

Capítulo 5 102

TABELA 4.6 – Módulo tangente inicial e sua variação Sem imersão Após imersão

Tempo de

cura (dias)

Teor de cal (%)

E0 (MPa)

Diferença E0 (MPa)

Ganho E0 (%)

E0 (MPa)

Diferença E0 (MPa)

Perda por

imersão E0 (%)

0 17 *nd 3 19,5 2,5 15 nd nd nd 5 20 3 18 nd nd nd 7 21 4 24 nd nd nd

0

10 23 6 35 nd nd nd 0 38 nd 3 54 16 42 31 23 43 5 57 19 50 33 24 42 7 63 25 66 43 20 32

3

10 67 29 76 54 13 19 0 56,5 nd 3 72 15,5 27 35 37 51 5 81 24,5 43 38 43 53 7 89 32,5 58 59 30 34

7

10 93 36,5 65 82 11 12 0 41 nd 3 101 60 146 83 18 18 5 106 65 159 94 12 11 7 123 82 200 104 19 15

28


4.3.2.1 Influência do teor de cal

As Figuras 4.16 e 4.17 ilustram a variação do módulo tangente inicial

com o teor de cal, para os ensaios realizados sem imersão e após imersão

prévia em água, respectivamente. Complementarmente, as Figuras 4.18 e 4.19 apresentam estas mesmas variáveis através de diagrama de barras.

Capítulo 5 103

Sem imersão

0

30

60

90

120

150

180

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Teor de cal (%)

Mód

ulo

tang

ente

inic

ial (

MPa

)

0 dia3 dias7 dias28 dias

0 3 5 7 10

FIGURA 4.16 – variação do módulo tangente inicial para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas sem imersão

Após imersão

0

30

60

90

120

150

180

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Teor de cal (%)

Mód

ulo

tang

ente

inic

ial (

MPa

)


0 3 5 7 10


fosfogesso e cal ensaiadas após imersão

Capítulo 5 104

Sem imersão

0

30

60

90

120

150

180

0 3 7 28


Mód

ulo

tang

ente

inic

ial (

MPa

)

100% + 0% CAL97% FG + 3% CAL95% FG + 5% CAL93% FG + 7% CAL90% FG + 10% CAL

FIGURA 4.18 – Diagrama de barras – variação do módulo tangente inicial (E0) para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas sem imersão

Após imersão

0

30

60

90

120

150

180

0 3 7 28


Mód

ulo

tang

ente

inic

ial (

MPa

) 100% FG + 0% CAL97% FG + 3% CAL95% FG + 5% CAL93% FG + 7% CAL90% FG + 10% CAL

FIGURA 4.19 – Diagrama de barras – variação do módulo tangente inicial (E0) para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas após imersão


rigidez (E0), à exceção das misturas não curadas e ensaiadas sem e após

imersão em água. Levando-se em consideração os ensaios realizados sem

imersão conforme ilustrado nas Figuras 4.16 e 4.18 e considerando-se valores

Capítulo 5 105

médios calculados a partir dos resultados correspondentes a 3, 7 e 28 dias de

cura, o ganho de rigidez em relação ao fosfogesso puro é de 72%, 84%, 108%

e 140%, respectivamente para os teores de 3%, 5%, 7% e 10% de cal. Para as

mesmas condições de análise, o ganho de rigidez com a adição de cal é, na

média, 3,3 vezes maior que o ganho de resistência.


nas Figuras 4.17 e 4.19, observa-se que o efeito positivo da adição de cal,

como já destacado anteriormente para a resistência, é ainda mais evidente,

visto que a totalidade dos corpos de prova constituídos apenas por fosfogesso,

desintegrarem-se para todos os tempos de cura, não permitindo a execução

dos ensaios. Quando se analisa a ação da água sobre o fosfogesso

estabilizado, e considerando-se valores médios calculados a partir dos tempos

de cura de 3, 7 e 28 dias, a redução do valor de E0 é de 37%, 35%, 27% e

16%, para os teores de cal de 3%, 5%, 7% e 10% de cal, respectivamente.

Neste caso, o efeito da água na redução da rigidez é equivalente, na média, ao

observado para a resistência.

Os diagramas das Figuras 4.18 e 4.19 ilustram que o efeito positivo da

cal torna-se realmente significativo a partir de 3 dias de cura onde o acréscimo

do valor de E0 mantém-se praticamente constante. Observa-se ainda que, para

todos os teores de cal e para as duas condições de ensaio, as maiores

deformabilidades são alcançadas aos 28 dias.


fosfogesso, a Tabela 4.7 apresenta valores de E0 determinados nesta pesquisa

e por Silvestre (2002) para misturas de fosfogesso estabilizado com 5% e 10%

do cimento CP II-E 32, ensaiadas sem imersão e após imersão em água.

TABELA 4.7 – Módulo tangente inicial de misturas de fosfogesso e cal, e fosfogesso e cimento

Módulo tangente inicial (MPa) Perda de rigidez Sem imersão Após imersão Por imersão 7 dias 28 dias 7 dias 28 dias 7 dias (%) 28 dias (%)

5% de cal 81 106 38 94 53 11 5% de cimento 213 384 155 345 27 10

10% de cal 93 156 82 129 12 17 10% de cimento 311 404 284 385 9 5

Capítulo 5 106


todas as misturas de fosfogesso e cimento apresentaram maiores rigidez,

consideradas as mesmas condições de ensaio, que as misturas de fosfogesso

e cal. Comparando-se os valores médios calculados a partir dos valores de E0

correspondentes a todas as condições ensaiadas, as misturas estabilizadas

com cal apresentam rigidez 218% inferior à das misturas estabilizadas com

cimento.

4.3.2.2 Influência do tempo de cura

O tempo de cura é um fator importante no desenvolvimento da rigidez de

misturas estabilizadas com cal. As Figuras 4.20 e 4.21 ilustram,

respectivamente, a variação do módulo tangente inicial (E0), com o tempo de

cura, para os corpos-de-provas ensaiados sem imersão e após imersão prévia

em água. Complementarmente, as Figuras 4.22 e 4.23 apresentam estas

mesmas variáveis através de diagrama de barras.

Analisando-se os valores da Tabela 4.6 e as Figuras 4.20, 4.21, 4.22 e 4.23, observa-se que o acréscimo do tempo de cura conduz ao aumento da

rigidez (E0) para todos os teores de cal e para as duas condições de ensaio,

semelhante ao já observado para os valores de RCS.

Sem imersão

0

30

60

90

120

150

180

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27


Mód

ulo

tang

ente

inic

ial (

MPa

) 100% FG + 0% Cal97% FG + 3% Cal95% FG + 5% Cal93% FG + 7% Cal90% FG + 10% Cal

0 3 7 28

FIGURA 4.20 – Variação do módulo tangente inicial para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas sem imersão

Capítulo 5 107

Após imersão

0

30

60

90

120

150

180

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27


Mód

ulo

tang

ente

inic

ial (

MPa

) 100% FG + 0% Cal97% FG + 3% Cal95% FG + 5% Cal93% FG + 7% Cal90% FG + 10% Cal

0 3 7 28

FIGURA 4.21 – Variação do módulo tangente inicial para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas após imersão

Sem imersão

0

30

60

90

120

150

180

0 3 5 7 10Teor de cal (%)

Mód

ulo

tang

ente

inic

ial (

MPa

) 0 dia3 dias7 dias28 dias

FIGURA 4.22 – Diagrama de barras – variação do módulo tangente inicial para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas sem imersão

Capítulo 5 108

Após imersão

0

30

60

90

120

150

180

0 3 5 7 10Teor de cal (%)

Mód

ulo

tang

ente

inic

ial (

MPa

) 0 dia3 dias7 dias28 dias

FIGURA 4.23 – Diagrama de barras – variação do módulo tangente inicial para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas após imersão

Para os ensaios realizados sem imersão, vide Figuras 4.20 e 4.22, e considerando-se valores médios calculados a partir dos resultados


observa-se que o ganho dos valores do módulo tangente inicial (E0), em

relação às amostras ensaiadas sem cura é de 189%, 301% e 482%, para os

tempos de cura 3, 7 e 28 dias, respectivamente. Para as mesmas condições de

análise, o efeito da cura no aumento da rigidez é, na média, 4 vezes maior que

o observado para a resistência à compressão simples.

Para os ensaios realizados após imersão em água, vide Figuras 4.21 e 4.23, a importância da cura torna-se ainda mais evidente, pois todos os corpos



correspondentes a todos os teores de cal, o ganho de rigidez nos períodos de 3

a 7 dias, e de 3 a 28 dias, é de 33% e 130%, respectivamente. Neste caso, o

efeito da cura no aumento da rigidez é, na média, 2 vezes maior que o

observado para a resistência à compressão simples.

Portanto, igualmente ao já destacado para a resistência, não se

observou efeito positivo da cal em corpos-de-prova ensaiados imediatamente

Capítulo 5 109

após a compactação, indicando que a ação do aditivo a curto prazo (troca

cátion-iônica) não se processa, restando apenas o efeito de cimentação

(reação pozolânica da cal com o resíduo), que se dá a longo prazo.

Comparando-se os valores de rigidez obtidos nesta pesquisa, com os

valores determinados por Silvestre (2002), para misturas de fosfogesso e

cimento, conforme apresentado na Tabela 4.7, observa-se que o efeito do

tempo de cura é mais marcante para esta última mistura do que para as

misturas estabilizadas com cal.

4.3.2.3 Relação entre E0, o tempo de cura e o teor de cal

Foram realizadas regressões múltiplas, utilizando-se o módulo tangente

inicial (E0) como variável dependente e o tempo de cura (TC) e o teor de cal

(%) como variáveis independentes. Assim, determinaram-se as Equações 4.3 e 4.4 considerando-se, respectivamente, os resultados das misturas ensaiadas,

sem imersão e com imersão previam em água.

E0 = 25,50.(TC)0,30.(cal)0,31 R2 = 0,96 (4.3)

E0= 10,38.(TC)0,43.(cal)0,48 R2 = 0,96 (4.4)

onde:

E0 – módulo tangente inicial (MPa);


(cal) – variação do teor de cal (%).


valores obtidos de E0 neste modelo proposto são equivalentes aos obtidos com

os valores em laboratório. Vale salientar que foi excluído o tempo de cura de

zero dias, bem como o teor de 0% de cal para este modelo proposto. A







e 4.25 que apresentam valores de E0 calculados a partir das Equações 4.3 e

Capítulo 5 110

4.4, respectivamente, e os valores correspondentes determinados nos ensaios

de laboratório.

Sem imersão

0

30

60

90

120

150

180

0 30 60 90 120 150 180

E0 - Calculados pela equação 4.4 (MPa)

E0 -

Labo

rató

rio (M

Pa)

FIGURA 4.24 – Valores de E0: equação 4.3 “versus” laboratório

Após imersão

0

30

60

90

120

150

180

0 30 60 90 120 150 180

E0 - calculados pela equação 4.5 (MPa)

E0 -

Labo

rató

rio (M

Pa)

FIGURA 4.25 – Valores de E0: equação 4.4 “versus” laboratório



Capítulo 5 111

FIGURA 4.26 – Variação da deformabilidade com o tempo de cura e teor de cal – sem imersão

FIGURA 4.27 – Variação da deformabilidade com o tempo de cura e teor

de cal – após imersão



as interações entre esses fatores, no resultados de E0. O nível de confiança





Capítulo 5 112


o Fteórico for inferior ao Fcalculado, sendo o Fteórico tabelado em funçào da razão do



apresentados na Tabela 4.8 são enumeradas em seguida:


• B:do tempo de cura;

• C: do teor de cal (0%,3%, 5%, 7% e 10%)




• ABC: da condição do ensaio em conjunto com o tempo de cura e com o

teor de cal.

Tabela 4.8 - Influência das variáveis do estudo sobre os resultados do (E0) Fonte de Graus de Soma dos Quadrado Variação liberdade quadrados médio Fcalculado Fteórico significativo?

(GL) (SQ) QM=SQ/GL A 1 1,2523E+10 1,2523E+10 46,22 4,84 Sim B 3 1,0361E+11 3,4536E+10 127,47 4,84 Sim C 4 3,3407E+10 835168237 6,63 3,98 Sim

AB 3 5385706847 1795235616 5,40 4,84 Sim AC 4 5847046984 1461761746 7,46 3,98 Sim BC 12 2,4249E+10 2020747155 2,19 3,98 Não

ABC 12 7134309928 594525827 Erro 120 3,2513E+10 270938982 Total 159 2,2467E+11

A Tabela 4.8 mostra que o teor de cal, o tempo de cura e a condição de

ensaio e as interações entre estas variáveis influenciam de maneira

significativa os resultados da deformabilidade determinados nos ensaios. Ainda

segundo a Tabela 4.8, pode-se observar que a interação entre o tempo de cura

e o teor de cal mostrou-se não significativa.

Capítulo 5 113

4.3.3 Resistência à tração por compressão diametral

As solicitações à tração nas camadas de misturas com cal influenciam

no desempenho do pavimento. As elevadas resistência e rigidez que estas

camadas podem apresentar induzem um comportamento de placa, que além

de reduzir substancialmente as pressões transmitidas às camadas sub

adjacentes, geram tensões de flexão consideráveis na própria camada

estabilizada. Segundo Thomson (1969), essa condição controla o projeto

estrutural das camadas de solos estabilizados com cal. Este aspecto justifica a

determinação do comportamento à tração das misturas analisadas no presente

estudo.

O ensaio de compressão diametral tem sido considerado como uma das

melhores alternativas para se determinar a resistência à tração dos corpos-de-

prova de misturas estabilizadas (KENNEY & HUDSON, 1968).

O Anexo C apresenta os valores de resistência à tração por compressão

diametral de cada corpo-de-prova e o Anexo E, as correspondentes médias

obtidas segundo o método estatístico de GRUBBS aplicado às réplicas

ensaiadas.

A Tabela 4.9 apresenta a resistência à tração por compressão diametral

(RCD), das misturas de fosfogesso e cal, para os teores de cal, tempo de cura

e condições de ensaios considerados na pesquisa. Nesta tabela são também

apresentados o aumento ou diminuição da resistência à tração por compressão

diametral, respectivamente com a adição da cal ou a imersão em água, e as

correspondentes porcentagens de ganho ou perda determinadas em relação à

resistência do fosfogesso puro e a de corpos-de-prova ensaiados sem imersão.

Capítulo 5 114

TABELA 4.9 – Resistência à tração por compressão diametral e a sua variação


Tempo de

cura (dias)

Teor de cal

(%) RCD (kPa)

Diferença RCD (kPa)

Ganho RCD (%)

RCD (kPa)

Diferença RCD (kPa)

Perda por

imersão RCD (%)

0 29 *nd 3 30 1 3 nd nd nd 5 34 5 17 nd nd nd 7 40 11 38 nd nd nd

0

10 46 17 59 nd nd nd 0 40 nd 3 41 1 3 29 12 29 5 43 3 8 30 13 30 7 46 6 15 34 12 26

3

10 57 17 43 46 11 19 0 41 nd 3 52 11 27 32 20 38 5 53 12 29 33 20 38 7 58 17 41 35 23 40

7

10 63 22 54 51 12 19 0 52 nd 3 77 25 48 59 18 23 5 83 31 60 69 14 17 7 97 45 87 74 23 24

28


4.3.3.1 Influência do teor de cal

As Figuras 4.28 e 4.29 ilustram a variação da resistência à tração por

compressão diametral com o teor de cal, para ensaios realizados sem imersão

e após imersão prévia em água, respectivamente. Complementarmente as

Figuras 4.30 e 4.31 apresentam essas mesmas variáveis através de diagrama

de barras.

Capítulo 5 115

Sem imersão

0

20

40

60

80

100

120

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Teor de cal (%)

RC

D (k

Pa)

o dia 3 dias7 dias28 dias

0 53 7 10

FIGURA 4.28 – Variação da resistência à tração por compressão diametral para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas sem imersão

Após imersão

0

20

40

60

80

100

120

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Teor de cal (%)

RC

D (k

Pa)


0 53 7 10

FIGURA 4.29 – Variação da resistência à tração por compressão diametral para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas após imersão

Capítulo 5 116

Sem Imersão

0

20

40

60

80

100

120

0 3 7 28


RC

D (

kPa)

100% FG97% FG + 3% CAL95% FG + 5% CAL93% FG + 7% CAL90% FG + 10% CAL

FIGURA 4.30 - Diagrama de barras – variação da resistência à tração por compressão diametral para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas sem imersão

Após imersão

0

20

40

60

80

100

120

0 3 7 28


RC

D (K

Pa)

100% FG97% FG + 3% CAL95% FG + 5% CAL97% FG + 7% CAL90% FG + 10% CAL

FIGURA 4.31 - Diagrama de barras – variação da resistência à tração por compressão diametral para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas após imersão


resistência à tração por compressão diametral (RCD), à exceção das misturas

não curadas e ensaiadas sem e após imersão em água. A adição de cal e o

Capítulo 5 117

aumento do tempo de cura na RCD tem efeito semelhante ao descrito

anteriormente para a RCS, indicando que os mecanismos de ação destas

variáveis são semelhantes sob os dois tipos de solicitação. Levando-se em

consideração os ensaios realizados sem imersão conforme ilustrado nas

Figuras 4.28 e 4.30 e considerando-se valores médios calculados a partir dos

resultados correspondentes a 3, 7 e 28 dias de cura, o ganho de resistência em

relação ao fosfogesso puro é de 26%, 32%, 48% e 72%, respectivamente para

os teores de 3%, 5%, 7% e 10% de cal. Quando se comparam as variações de

resistências à compressão simples e tração por compressão diametral com a

adição da cal, o efeito positivo do aditivo é 48% maior na RCD do que na RCS.


nas Figuras 4.29 e 4.31, observa-se que o efeito positivo da adição de cal é

ainda mais evidente, visto que a totalidade dos corpos-de-prova constituídos

apenas por fosfogesso desintegraram-se para todos os tempos de cura, não

permitindo a execução dos ensaios. Quando se analisa a ação da água sobre o

fosfogesso estabilizado, e considerando-se valores médios calculados a partir

dos tempos de cura de 3, 7 e 28 dias, a redução da RCD é de 30%, 28%, 30%

e 21%, respectivamente, para os teores de 3%, 5%, 7% e 10% de cal,

indicando que o efeito da cal, neste aspecto, varia pouco com o teor utilizado.

Quando se comparam as variações de resistências à compressão e tração com

a imersão, o efeito da água na diminuição da resistência é 58% maior na RCS

do que na RCD.

Os diagramas das Figuras 4.30 e 4.31 ilustram que o efeito positivo da

cal torna-se realmente significativo para o teor de 10% de cal. Observa-se

ainda que, para todos os teores de cal e para as duas condições de ensaio, as

maiores resistências são alcançadas aos 28 dias.

Quando se comparam as variações de resistências à compressão e

tração com a imersão, o efeito da água na diminuição da resistência é 58%

maior na RCS do que na RCD.

Para se compararem entre os efeitos da cal ao solo com os da sua

adição ao fosfogesso, a Tabela 4.10 apresenta valores de RCD determinados

nesta pesquisa e por Molina (2004) para misturas de dois tipos de solo e 5% e

10% de cal, ensaiadas sem imersão em água.

Capítulo 5 118

TABELA 4.10 – Resistência à tração por compressão diametral de misturas de solo e cal, e fosfogesso e cal

Tipo de solo Teor de cal (%) RCD aos 7 dias de cura 5 34 Arenoso 10 23 5 74 Argiloso 10 74 5 53 Fosfogesso 10 63


à exceção da amostra com 5% e 10% de estabilizante adicionada ao tipo de

solo argiloso, a mistura de fosfogesso e cal apresentou maior resistência à

compressão diametral, considerada a mesma condição de ensaio, que as

misturas de solo e cal. Comparando-se os valores médios calculados a partir

das resistências correspondentes a todas as condições ensaiadas, as misturas

de fosfogesso estabilizadas com cal apresentam RCD 28% superior à das

misturas de solo estabilizado com cal.


fosfogesso, a Tabela 4.11 apresenta valores de RCD determinados nesta

pesquisa e por Parente (2002) para misturas de fosfogesso estabilizado com

7% e 10% do cimento CP II-E 32, ensaiadas sem imersão e após imersão em

água.


à exceção de amostras com 7% e 10% de estabilizante, curadas por 7 dias e

ensaiadas nas duas condições, todas as misturas de fosfogesso e cimento

apresentaram RCD superiores as das misturas estudadas nesta pesquisa.

Comparando-se os valores médios calculados a partir das resistências

correspondentes a todas as condições ensaiadas, as misturas estabilizadas

com cal apresentam RCD 150% inferior à das misturas estabilizadas com

cimento. Assim, a vantagem do custo menor da cal, ficaria minimizada se for

considerado apenas o aspecto de 7 dias de cura, para ambas as condições

ensaiadas.

Capítulo 5 119

TABELA 4.11 – Resistência à tração por compressão diametral de misturas de fosfogesso e cal, e fosfogesso e cimento

Resistência à tração por compressão diametral (kPa) Perda de RCD Por imersão (%) 7 dias 28 dias 7 dias 28 dias 7 dias 28 dias

7% de cal 58 97 35 74 40 24 7% de cimento 40 170 nd 140 nd 18

10% de cal 63 114 51 85 19 25 10% de cimento 40 200 nd 170 nd 15

4.3.3.2 Influência do tempo de cura

O tempo de cura é um fator importante no desenvolvimento da

resistência à tração por compressão diametral de misturas estabilizadas com

cal. As Figuras 4.32 e 4.33 ilustram, respectivamente, a variação da

resistência à tração por compressão diametral com o tempo de cura para

corpos de prova ensaiados sem imersão e após imersão prévia em água.

Complementarmente, as Figuras 4.34 e 4.35 apresentam estas mesmas

variáveis através de diagrama de barras.

Analisando-se os valores da Tabela 4.9 e as Figuras 4.32, 4.33, 4.34 e 4.35, observa-se que o acréscimo do tempo de cura conduz ao aumento da

resistência à tração por compressão diametral (RCD), para todos os teores de

cal e para as duas condições de ensaio.

Capítulo 5 120

Sem Imersão

0

20

40

60

80

100

120

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27


RC

D (k

Pa)

100% FG + 0% Cal97% FG + 3% Cal95% FG + 5% Cal93% FG + 7% Cal90% FG + 10% Cal

0 3 7 28

FIGURA 4.32 – Variação da resistência à tração por compressão diametral para mistura de fosfogesso e cal ensaiadas sem imersão

Após imersão

0

20

40

60

80

100

120

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27


RC

D (k

Pa)

100% + 0% Cal97% FG + 3% Cal95% FG + 5% Cal93% FG + 7% Cal90% FG + 10% Cal

0 3 7 28

FIGURA 4.33 – Variação da resistência à tração por compressão diametral para misturas de fosfogesso e cal ensaiadas após imersão

Capítulo 5 121

Sem imersão

0

20

40

60

80

100

120

0 3 5 7 10

Teor de cal (%)

RC

D (k

Pa)

imediato3 dias

7 dias28 dias

FIGURA 4.34 – Diagrama de barras – variação da resistência à tração por compressão diametral ensaiadas sem imersão

Após imersão

0

20

40

60

80

100

120

0 3 5 7 10

Teor de cal (%)

RC

D (k

Pa)

imediato3 dias7 dias28 dias

FIGURA 4.35 – Diagrama de barras – variação da resistência à tração por compressão diametral ensaiadas após imersão

Para os ensaios realizados sem imersão, vide Figuras 4.32 e 4.34, e



observa-se que o ganho de resistência à tração por compressão diametral em

relação às amostras ensaiadas sem cura é de 25%, 51% e 147%, para os

tempos de cura 3, 7 e 28 dias, respectivamente. Assim, conclui-se que apenas

Capítulo 5 122

após 28 dias de cura, o ganho de RCD com o aumento do tempo de cura torna-

se realmente expressivo, semelhante ao observado para os valores obtidos nos

ensaios de compressão simples. A não observação do efeito positivo da cal em

corpos de prova ensaiados imediatamente após compactação indica que a

ação do aditivo a curto prazo (troca cátion-iônica), não se processa, restando

apenas o efeito da cimentação (reação pozolânica da cal com o fosfogesso),

que se dá a longo prazo. Neste sentido, Graves (1987) já observara que a ação

cimentante da cal sobre materiais calcários, a exemplo do fosfogesso, é muito

elevada.

Para os ensaios realizados após imersão em água, vide Figuras 4.33 e

4.35, a importância da cura torna-se ainda mais evidente, pois todos os corpos



correspondentes a todos os teores de cal, o ganho de resistência à tração por

compressão diametral nos períodos de 3 a 7 dias, e de 3 a 28 dias, é de 9% e

106%, respectivamente.

Considerando-se o conjunto de resultados dos ensaios de compressão

simples e o conjunto dos ensaios de compressão diametral, observa-se que na

média, a RCD é 8,5% maior da RCS, sendo que para misturas solo-cal este

valor é de aproximadamente 10%. Finalmente, quando se analisa o efeito

positivo da adição da cal na resistência das misturas, conclui-se que este é

consideravelmente maior nos resultados obtidos nos ensaios de compressão

diametral do que aqueles obtidos nos ensaios de compressão simples.

Comparando-se os valores de resistência à tração por compressão

diametral obtidos nesta pesquisa com os valores determinados por Silvestre

(2002) para misturas de fosfogesso e cimento, conforme apresentado na

Tabela 4.11, observa-se que o efeito do tempo de cura é mais marcante para

esta última do que para as misturas de fosfogesso estabilizadas com cal.

4.3.3.3 Relação entre resistência à tração por compressão diametral, tempo de cura e teor de cal

Foram realizadas regressões múltiplas, utilizando-se a resistência à

tração por compressão diametral como variável dependente e o tempo de cura

e o teor de cal como variáveis independentes. Assim, determinaram-se as

Capítulo 5 123

Equações 4.5 e 4.6 considerando-se, respectivamente, os resultados das

misturas ensaiadas, sem imersão e após imersão previam em água.

RCD = 18,41.(TC)0,33.(cal)0,30 R2=0,97 (4.5)

RCD = 11,20.(TC)0,37.(cal)0,34 R2=0,94 (4.6)

onde:

RCD – resistência à tração por compressão diametral (kPa);


(cal) –variação do teor de cal (%).


valores obtidos de RCD neste modelo proposto são equivalentes aos obtidos

com os valores em laboratório. Vale salientar que foi excluído o tempo de cura

de zero dias, bem como o teor de 0% de cal para este modelo proposto. A







e 4.37 que apresentam valores de RCD calculados a partir das Equações 4.5 e

4.6, respectivamente, e os valores correspondentes determinados nos ensaios

de laboratório.

Capítulo 5 124

Sem Imersão

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120

RCD - Calculado pela equação 4.7 (kPa)

RC

D -

Labo

rató

rio (k

Pa)

FIGURA 4.36 – Valores de RCD: equação 4.5 “versus” laboratório

Após Imersão

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120RCD - Calculadas pela equação 4.8 (kPa)

RC

D -

Labo

rató

rio (k

Pa)

FIGURA 4.37 – Valores de RCD: equação 4.6 “versus” laboratório



Capítulo 5 125

FIGURA 4.38 – Variação da resistência à tração por compressão diametral com o tempo de cura e teor de cal – sem imersão

FIGURA 4.39 – Variação da resistência à tração por compressão diametral com o tempo de cura e teor de cal – após imersão



as interações entre esses fatores, no resultados de RCD. O nível de confiança






Capítulo 5 126

o Fteórico for inferior ao Fcalculado, sendo o Fteórico tabelado em funçào da razão do



apresentados na Tabela 4.12 são enumeradas em seguida:


• B:do tempo de cura;

• C: do teor de cal (0%,3%, 5%, 7% e 10%)




• ABC: da condição do ensaio em conjunto com o tempo de cura e com o

teor de cal.

Tabela 4.12 - Influência das variáveis do estudo sobre os resultados do (RCD)

Fonte de Graus de Soma dos Quadrado Variação Liberdade quadrados médio Fcalculado Fteórico significativo?

(GL) (SQ) QM=SQ/GL A 1 25150 25150 2448 3,84 sim B 3 56286 18762 1826 2,60 sim C 4 23815 5953 579,58 2,37 sim

AB 3 1436 479 46,60 2,60 sim AC 4 2330 583 56,71 2,37 sim BC 12 10375 864 84,16 1,75 sim

ABC 12 2015 168 16,35 1,75 Erro 117 1202 10,3 Total 159 122622

A Tabela 4.12 mostra que o teor de cal, o tempo de cura e a condição

de ensaio e as interações entre as variáveis influenciam de maneira

significativa os resultados da resistência à tração por compressão diametral

determinados nos ensaios.

4.3.4 Comparação das resistências à compressão simples e resistência à tração por compressão diametral

Analisando-se as os gráficos de barra apresentados nas Figuras 4.40, 4.41, 4.42 e 4.43, para os respectivos tempos de cura, observa-se que o

Capítulo 5 127

padrão de variação das resistências à compressão simples e diametral com o

teor de cal é muito diverso quando se comparam estas misturas.

0 dia

0

5

10

15

20

25

30

35

RCS RCD RCS RCD


Varia

ção

de re

sist

ênci

a (%

) Variação de cal 0-3%Variação de cal 3-5%Variação de cal 5-7%Variação de cal 7-10%

FIGURA 4.40 – Variação relativa das (RCS) e (RCD) em função do teor de

cal para misturas ensaiadas sem imersão e após imersão para o tempo de cura imediato

3 dias de cura

0

5

10

15

20

25

30

35

40

RCS RCD RCS RCD


Varia

ção

de re

sist

ênci

a (%



cal para misturas ensaiadas sem imersão e com imersão para o período de cura de 3 dias

Capítulo 5 128

7 dias de cura

05

101520253035404550

RCS RCD RCS RCD


Varia

ção

de re

sist

ênci

a (%

)

Variação de cal 0-3%Variação de cal 3-5%Variação de cal 5-7%Variação de cal 7-10%


cal para misturas ensaiadas sem imersão e com imersão, para 7 dias de cura

28 dias de cura

05

10152025303540455055

RCS RCD RCS RCD


Varia

ção

de re

sist

ênci

a (%



cal para misturas ensaiadas sem imersão e com imersão, para 28 dias de cura

Capítulo 5 129

4.3.5 Envoltória de resistência de Mohr- Coulomb

As resistências à compressão simples e diametral permitem que se

determine a envoltória de resistência de Mohr-Coulomb em termos de tensões

totais das misturas ensaiadas.

Para se analisar o efeito do teor de cal e do tempo de cura na resistência

das misturas, foi considerado a variação dos parâmetros coesão (c) e ângulo

de atrito interno (φ) com estas variáveis.

As Tabelas 4.13 e 4.14 apresentam os parâmetros de resistência

correspondentes a corpos de prova ensaiados sem e após imersão em água,

respectivamente. As envoltórias correspondentes são apresentadas no Anexo G.

TABELA 4.13 - Variação da coesão e ângulo de atrito interno com o teor de cal e tempo de cura – sem imersão

Cal 0 dias 3 dias 7 dias 28 dias (%) c (kPa) φ (º) c (kPa) φ (º) c (kPa) φ (º) c (kPa) φ (º) 0 68 61 84 61 86 56 102 51 3 66 59 86 56 102 52 141 46 5 74 58 90 56 104 52 156 48 7 90 60 100 58 117 54 177 45 10 101 58 118 55 131 56 209 45 TABELA 4.14: Variação da coesão e ângulo de atrito interno com o teor de

cal e tempo de cura – após imersão Cal 0 dias 3 dias 7 dias 28 dias (%) c (kPa) φ (º) c (kPa) φ (º) c (kPa) φ (º) c (kPa) φ (º) 0 nd nd nd nd nd nd nd nd 3 nd nd 57 51 63 52 109 46 5 nd nd 57 53 66 53 126 46 7 nd nd 62 44 78 59 138 48 10 nd nd 81 37 103 51 160 49

Analisando-se os valores das Tabelas 4.13 e 4.14, observa-se que a

adição de cal praticamente não altera os parâmetros de resistência

correspondentes a amostras ensaiadas sem cura. Para as demais, há uma

variação do ângulo de atrito interno muito pouco significativa e um crescimento

da coesão com o aumento do teor de cal e do tempo de cura. Este fato é

devido à ação cimentante da cal, que se processa ao longo do tempo, e que se

reflete apenas no valor da coesão. Confirma-se assim a observação anterior,

Capítulo 5 130

de que o efeito positivo da adição da cal é mais efetivo na resistência à tração

do que na resistência a compressão.

Tomando-se valores médios calculados para todas as condições,

excetuando-se o fosfogesso puro e ensaios sem cura, e comparando-se a

coesão correspondente a corpos de prova ensaiados sem e após imersão,

observa-se que a água provoca uma diminuição de 36% no valor desta

variável.

Para se compararem entre os efeitos da adição da cal ao solo com os da

sua adição ao fosfogesso, a Tabela 4.15 apresenta valores de coesão (c) e

ângulo de atrito interno (φ) determinados nesta pesquisa e por Molina (2004)

para misturas de dois tipos de solo e 5% e 10% de cal, ensaiadas sem imersão

em água aos 7 dias de cura.

TABELA 4.15 – Valores de c e φ de misturas de solo e cal, e fosfogesso e cal

Tipo de material Teor de cal (%) c (kPa) φ (grau) 5 107 50 solo 10 92 50 5 104 52 fosfogesso 10 131 56

Analisando-se os valores apresentados na Tabela 4.15, observa-se

que à exceção das amostras com 5% de cal, todas as misturas de fosfogesso e

cal apresentaram coesão superiores as das misturas de solo cal. Comparando-

se os valores de φ, todas as misturas de fosfogesso e cal apresentaram valores

superiores as das misturas de solo cal, para todos os teores de cal analisados.

Comparando-se os valores médios calculados de coesão e de ângulo

de atrito interno correspondentes a todas as condições ensaiadas, as misturas

de fosfogesso estabilizadas com cal apresentam valores de c e φ 20% e 8%

superiores à das misturas de solo cal, respectivamente.

4.3.6 Índice de Suporte Califórnia (CBR)

O ensaio de CBR tem sido muito utilizado na avaliação do desempenho

de misturas estabilizadas, embora este ensaio, segundo a State of the art 5 –

Lime stabilization (TRB, 1987), não seja o ensaio mais apropriado para a

Capítulo 5 131

avaliação de solos estabilizados. Devido a que freqüentemente são alcançados

resultados superiores a 100%, que têm pouca utilidade prática e não são

significativos como medidas de resistência ou estabilidade. Normalmente, os

materiais que apresentam CBR superior a 100% apresentaram também altas

resistências à compressão e tração, sendo estes melhores ensaios para avaliar

a resistência. Neste estudo o ensaio de CBR foi realizado com um enfoque

especulativo.

O CBR mínimo para camadas estabilizadas granulometricamente

adotado pelo DER-SP é de 30% para camada sub-base e 60% para camada

base. O resumo dos resultados obtidos nestes ensaios está apresentado no

anexo D.

O ensaio de CBR foi realizado para todos os teores de cal proposto

nesta pesquisa. Os corpos de prova ficaram na câmera úmida por um período

de 7 dias, e posteriormente ficaram submersos em água por um período de 4

dias, totalizando um período de cura de 11 dias.

A Tabela 4.16 apresenta os valores de CBR e expansão para todas as

misturas estudadas, bem como a diferença e o ganho relativo do CBR com a

adição de cal ao fosfogesso. A expansão só foi medida no período em que os

corpos de prova ficaram submersos em água por 4 dias. A Figura 4.44 ilustra a

variação do CBR paras as misturas estudadas.

TABELA 4.16 – Valores de CBR e expansão para o fosfogesso puro e para as misturas de fosfogesso e cal.

Teor de cal (%)

Teor de FG (%) CBR (%) Ganho (%) Expansão

(%) 0 100 16 0,17 3 97 54 238 0 5 95 56 250 0 7 93 65 306 0

10 90 71 344 0

Capítulo 5 132

0

20

40

60

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Teor de cal (%)

CB

R (%

)

0 3 5 7 10

FIGURA 4.44 – Índice de Suporte Califórnia em função do teor de cal para misturas de fosfogesso e cal

Analisando-se a Tabela 4.16 e Figura 4.44, observa-se que o padrão de

variação do CBR é similar aos verificados anteriormente para a RCS e a RCD.

O fosfogesso puro é muito suscetível à ação da água, apresentando CBR igual

a 16%. A adição de 3%, 5%, 7% e 10% de cal conduz a valores de CBR de

54%, 56%, 65% e 71%, respectivamente. Portanto, o crescimento do CBR

corresponde a 238%, 250%, 306% e 344%, respectivamente. Apesar de não

ter sido analisada a influência do tempo de cura, a extensão do período em que

os corpos de prova foram mantidos em câmara úmida antes à imersão em

água, provavelmente conduziria a valores mais expressivos de CBR.

Analisando-se a Tabela 4.16 a Figura 4.45, observa-se que o

fosfogesso puro apresentou uma expansão de 0,17%, que se anulou com a

adição de cal.

Capítulo 5 133

Expansão

00,020,040,060,08

0,10,120,140,160,18

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Teor de cal (%)

Expa

nsão

(%)

0 3 5 7 10

Figura 4.45 – Expansão das misturas de fosfogesso e cal em função do teor de cal

Com o objetivo de analisar os resultados dos ensaios para a

determinação do CBR, fez-se estudo de variância dos resultados, verificando-

se a significância da influência do teor de cal nos resultados dos experimentos.

O nível de confiança considerado foi de 95%. Os resultados da análise são

apresentados de forma mais detalhada no Anexo F.

Na Tabela 4.17 são listados os resultados das análises feitas. A fonte de

variação ou tratamento apresentado na Tabela 4.17 é enumerada em função o

teor de cal (0%,3%, 5%, 7% e 10%).

Tabela 4.17 – Influência das variáveis do estudo sobre o ensaio de CBR Fonte de Graus de Soma dos Quadrado Variação Liberdade quadrados médio Fcalculado Fteórico significativo?

(GL) (SQ) QM=SQ/GL A 1 1845,2 1845,2 461,3 6,61 sim

A Tabela 4.17 mostra que a variação do teor de cal, influência de

maneira significativa os resultados dos ensaios de CBR.

Capítulo 5 134

4.4 ANÁLISE DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS DE LIXIVIAÇÃO, SOLUBILIZAÇÃO E ABSORÇÃO ATÔMICA

Os ensaios de solubilização e lixiviação forneceram subsídios para as

análises das impurezas presentes no fosfogesso puro, bem como nas misturas

de fosfogesso e cal propostas na pesquisa.

As amostras lixiviadas e solubilizadas foram encaminhas ao laboratório de

Química ambiental do IQSC. As análises das impurezas forame realizadas por

absorção atômica de raio x. Os resultados obtidos com as amostras de

fosfogesso puro estão na Tabela 4.18.

TABELA 4.18 – Análise das impurezas obtidas de amostras soltas e compactadas de fosfogesso puro.

Arsênio (%) Bário (%) Cádmio (%) Chumbo (%) Selênio (%) Prata (%)

0,02 0,5 0,003 0,03 0,01 0,002

Com os resultados obtidos na Tabela 4.18, observa-se que as impurezas

verificadas no fosfogesso foram: arsênio, cádmio, chumbo, selênio e prata. As

porcentagens dessas impurezas podem variar de acordo com o processo de

fabricação do ácido fosfórico, da rocha fosfática e do tipo de fosfogesso obtido.

Se comparar os valores obtidos na Tabela 4.18, com os padrões mínimos

apresentados na norma NBR 10004 CLASSIFICAÇÃO DE RESÍDUOS

SÓLIDOS, esse resíduo é classificado com classe II A não inerte. Não sendo

considerado perigo para o meio ambiente. Mas vale salientar que esses

parâmetros podem sofrer variações, devido aos motivos citados acima,

devendo-se portanto manter plena preocupação com o meio ambiente.

Não foi possível detectar por absorção atômica as impurezas contidas nas

misturas de fosfogesso e cal, possivelmente deve-se a presença de alguma

substância que foi lixiviada em alta concentração, impossibilitando a leitura.

Portanto, deve-se fazer uma análise mais profunda dessas misturas para

uma avaliação da adequação do uso da mistura frente às exigências dos

códigos brasileiros de proteção ao meio ambiente.

Capítulo 5 135

5 CONCLUSÕES E SUGESTÕES

5.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS

O objetivo principal deste trabalho foi estudar o comportamento

mecânico de misturas constituídas de fosfogesso e cal através da

determinação das resistências à compressão simples (RCS), resistência à

compressão diametral (RCD), deformabilidade (E0) e índice de suporte

Califórnia (CBR). Posteriormente foi feita uma análise de variâncias dos fatores

analisados, como: condição de ensaio (sem e com imersão prévia em água),

tempo de cura e teor de cal.

Ressalta-se que todas as conclusões e recomendações apresentadas

neste capítulo restringem-se ao universo dos materiais e dos ensaios

realizados nesta pesquisa.

5.2 CONCLUSÕES

Para os materiais estudados e situações consideradas na pesquisa, as

seguintes conclusões podem ser destacadas.

Quantidades crescentes de cal nas misturas de fosfogesso e cal

conduzem a menores valores de massa específica seca máxima e maiores

valores de umidade ótima.

Para as condições desta pesquisa, pode-se afirmar que a resistência à

compressão simples, a rigidez e a resistência à compressão diametral da

mistura de fosfogesso e cal são influenciadas pelas variáveis consideradas:

condição do ensaio (sem imersão e após imersão em água), tempo de cura e

teor de cal.

Capítulo 5 136

O fosfogesso puro é muito suscetível à ação da água. Quando

submetido à imersão em água, se desintegrara, não possibilitando a realização

dos ensaios, para todos os tempos de cura estudados.

Em todos os casos, a imersão em água dos corpos-de-prova conduz a

quedas da resistência à compressão simples, resistência à compressão

diametral e do módulo tangente inicial das misturas, ou seja, para todas as

condições de estudo, constatam-se quedas de resistência e de rigidez quando

são comparados as resistência e a deformabilidade dos corpos-de-prova

ensaiados após imersão com daquelas ensaiados sem imersão. No geral a

redução de RCS, rigidez e da RCD é em torno de 29%, 29% e 27,

respectivamente, quando se analisa a ação da água. Levando-se a média dos

tempos de cura, para cada teor de cal.

Quando se comparam as variações de resistência à compressão simples

e à tração por compressão diametral com a imersão, conclui-se que o efeito da

água na diminuição da resistência é maior na resistência à compressão simples

do que na resistência à tração por compressão diametral, visto que há uma

perde em torno de 29% para os resultados de RCS e de 27% para os

resultados obtidos da RCD.

Comparando-se a variação da coesão correspondente a corpos-de-

prova ensaiados sem e após imersão, conclui-se que a água provoca

diminuição no valor desta variável.

O tempo de cura após a compactação é um fator importante no ganho

de resistência à compressão simples, resistência à tração por compressão

diametral e rigidez das misturas. As resistências e o módulo de todas as

misturas crescem com decorrer do tempo de cura, mas para os ensaios

realizados após imersão em água, a importância da cura torna-se mais

evidente, pois todos os corpos-de-prova não curados desintegraram-se. A não

observação do efeito da cal em corpos-de-prova ensaiados sem cura indica

que a ação do aditivo a curto prazo (troca cátion-iônica) não se processa,

restando apenas o efeito de cimentação (reação pozolânica da cal com o

resíduo), que se dá a longo prazo.

O aumento do teor de cal provoca o acréscimo das resistências e do

módulo tangente inicial das misturas. As misturas compostas por 10% de cal,

Capítulo 5 137

apresentaram em média, resistências e módulo tangente inicial 49% e 34%

maiores se comparada com os valores obtidos para o fosfogesso puro,

respectivamente.

A adição da cal garante a estabilização do fosfogesso frente à ação da

água e tem maior efeito na rigidez do que na resistência.

Constatou-se que a resistência à tração por compressão diametral é

muito mais sensível ao efeito positivo da adição da cal que a resistência à

compressão simples nas misturas com adição do estabilizante. Mostrando que

a reação do resíduo a cal contribui muito efetivamente para o ganho de

resistência à tração por compressão diametral, indicando que a mesma

promove um efeito cimentante considerável, conduzindo a um expressivo

aumento da coesão.

Comparando-se os efeitos da cal ao solo com os da sua adição ao

fosfogesso, conclui-se que esta última apresentara valores de resistência à

compressão simples, em torno de 28% e resistência à tração por compressão

diametral, em torno de 21% superiores à das misturas de solo cal.

Quando são comparados os desempenhos de misturas compostas por

fosfogesso estabilizado com cal e com cimento, este último conduziu a

acréscimos de resistência à compressão simples, rigidez e resistência à tração

por compressão diametral mais elevados se comparados com as misturas de

fosfogesso e cal. Assim, a vantagem do custo menor da cal, aproximadamente

30% inferior ao do cimento, ficaria minimizado se for considerado apenas 5%

de cal aos 7 dias de cura.

A cal apresenta melhor resultados a curto prazo para a estabilização do

fosfogesso frente à ação da água do que o cimento para a RCD.

Para os parâmetros de coesão e ângulo de atrito interno, conclui-se que

a adição de cal ao fosfogesso praticamente não altera os parâmetros de

resistência, quando se analise os corpos-de-prova ensaiados sem imersão.

Entretanto há uma variação do ângulo de atrito interno muito pouco significativa

e um crescimento da coesão com o aumento do teor de cal e do tempo de

cura. Este fato é devido a ação cimentante da cal, que se processa ao longo do

tempo, e que se reflete apenas no valor da coesão. Confirmado assim, que o

Capítulo 5 138

efeito da adição da cal é mais expressivo na resistência à tração por

compressão diametral do que na resistência à compressão simples.

Comparando-se os efeitos da adição da cal ao solo com os da sua

adição ao fosfogesso, conclui-se que esta última apresenta valores de coesão

e de ângulo atrito interno superiores a das misturas solo cal.

Conclui-se que o fosfogesso puro é muito suscetível à ação da água,

apresentando CBR igual a 16%. A adição da cal ao resíduo conduz a valores

maiores de CBR. Apesar de não ter sido analisada a influência do tempo de

cura, pode-se concluir que a extensão do período em que os corpos-de-prova

foram mantidos em câmera úmida antes da imersão em água, possivelmente

conduziria a valores mais significativos de CBR.

Foi observado que a adição da cal não produziu expansão da mistura.

Entretanto, observou-se que o fosfogesso puro apresentou uma expansão de

0,17%.

É necessária a continuidade da pesquisa para que se conclua

favoravelmente pelo uso do fosfogesso estabilizado com cal na área rodoviária.

Finalmente, considerando-se o Procedimento Illinois apresentado no

State of the Art 5 – Lime Stabilization (TRB, 1987), que estabelece para

misturas solo-cal, as resistências mínimas de 1030 kPa e 690 kPa, valores

determinados após 30 dias de cura a 20ºC, respectivamente para a construção

de camadas de base e sub-base, observa-se que as misturas de fosfogesso e

5% e 10% de cal atendem, respectivamente, o primeiro e o segundo limite,

para cura de 28 dias, sem imersão.

5.3 RECOMENDAÇÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Avaliação da interação da mistura com o meio ambiente através do

estudo da possibilidade de contaminação do lençol freático pelo carregamento

de partículas através de bases rodoviárias construídas com o material.

Avaliação da adequação do uso da mistura frente às exigências dos

códigos brasileiros de proteção ao meio ambiente.

Capítulo 5 139

Analisar o comportamento resiliente da mistura para os mesmos teores

de cal e tempos de cura.

Fazer uma simulação numérica para verificar se os níveis de

resistências são adequados para a mistura ser utilizada em camadas de bases

e sub bases de pavimentos

Ampliar a pesquisa adicionando solo à mistura de fosfogesso e outros

tipos e teores de cal e tempos de cura analisados, variando a energia de

compactação.

Avaliar o comportamento das misturas de fosfogesso e cal em campo,

através da construção de trechos experimentais e seu monitoramento ao longo

do tempo que permita avaliar seu desempenho e problemas construtivos.

Avaliação econômica e ambiental das vantagens e desvantagens da

aplicação do fosfogesso na construção rodoviária.

Referências Bibliográficas 140

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Anexo 151

- ANEXO A - RESULTADOS DOS ENSAIOS RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES DAS MISTURAS DE

FOSFOGESSO E CAL SEM E APÓS IMERSÃO EM ÁGUA

TABELA A.1 – Valores de resistência à compressão simples para corpos de prova ensaiados sem e após imersão em água (kPa)

Sem imersão Após imersão Tempo de cura Teor de resíduo (%) Teor de cal (%)CP1 CP2 CP3 CP4 média CP1 CP2 CP3 CP4 média

100 0 395 530 487 522 484 nd nd nd nd nd 97 3 473 479 471 470 473 nd nd nd nd nd 95 5 529 495 522 493 510 nd nd nd nd nd 93 7 585 659 538 624 601 nd nd nd nd nd

imediato

90 10 684 695 627 715 680 nd nd nd nd nd 100 0 490 542 534 550 529 nd nd nd nd nd 97 3 601 533 624 530 572 302 342 349 303 324 95 5 603 612 579 583 594 338 323 353 384 349 93 7 688 693 646 676 676 554 513 423 412 475

3 dias

90 10 746 695 754 665 715 575 415 614 419 506 100 0 544 615 554 561 568 nd nd nd nd nd 97 3 518 644 585 542 572 376 359 358 363 364 95 5 613 606 606 602 607 357 395 504 350 402 93 7 738 715 712 710 719 450 565 619 497 533

7 dias

90 10 850 854 846 822 843 627 616 630 653 631 100 0 530 580 668 550 582 nd nd nd nd nd 97 3 686 790 623 691 698 559 557 537 531 546 95 5 810 772 799 795 794 597 618 574 622 603 93 7 899 858 851 856 866 778 712 682 698 718

28 dias

90 10 1026 1022 1013 1017 1020 833 836 855 853 844 *nd – não determinado

Anexo 153

- ANEXO B -

VALORES DE MÓDULO TANGENTE INICIAL (E0) PARA

AS MISTURAS DE FOSFOGESSO E CAL ENSAIADAS

SEM E APÓS IMERSÃO

TABELA B.1 – Valores de módulo tangente inicial (E0) para corpos de prova ensaiados sem e com imersão em água (kPa)

Sem imersão Após imersão Tempo de cura (%) de resíduo cal (%) CP1 CP2 CP3 CP4 média CP1 CP2 CP3 CP4 média

100 0 15000 18000 17000 17000 16750 nd nd nd nd nd 97 3 18000 19000 20000 21000 19500 nd nd nd nd nd 95 5 19000 19000 21000 21000 20000 nd nd nd nd nd 93 7 23000 18000 18000 24000 20750 nd nd nd nd nd

imediato

90 10 23000 26000 17000 18000 21000 nd nd nd nd nd 100 0 38000 39000 38000 38000 38250 nd nd nd nd nd 97 3 24000 54000 51000 48000 44250 31000 13000 21000 31000 24000 95 5 50000 66000 57000 53000 56500 22000 31000 28000 33000 28500 93 7 57000 63000 54000 62000 59000 31000 31000 55000 43000 40000

3 dias

90 10 64000 51000 67000 60000 60500 25000 44000 40000 54000 40750 100 0 61000 49000 66000 50000 56500 nd nd nd nd nd 97 3 35000 67000 72000 72000 61500 32000 34000 35000 37000 34500 95 5 81000 79000 45000 81000 71500 46000 34000 38000 37000 38750 93 7 69000 86000 75000 89000 79750 53000 57000 56000 59000 56250

7 dias

90 10 93000 47000 76000 92000 77000 80000 84000 79000 82000 81250 100 0 23000 36000 67000 41000 41750 nd nd nd nd nd 97 3 101000 66000 82000 99000 87000 83000 78000 87000 79000 81750 95 5 106000 104000 69000 101000 95000 101000 89000 99000 87000 94000 93 7 123000 108000 95000 113000 109750 107000 100000 110000 98000 103750

28 dias

90 10 101000 156000 141000 156000 138500 119000 129000 127000 113000 122000 *nd–nãodeterminado

Anexo 155

- ANEXO C -

RESULTADOS DOS ENSAIOS RESISTÊNCIA À

TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL DAS

MISTURAS DE FOSFOGESSO E CAL ENSAIADAS SEM E

APÓS IMERSÃO EM ÁGUA

TABELA C.1 – Valores dos resultados dos ensaios de resistência à tração por compressão diametral para corpos de prova ensaiados sem e após imersão em água (kPa)

Sem imersão Após imersão Tempo de cura Teor de resíduo (%) Teor de cal (%)CP1 CP2 CP3 CP4 média CP1 CP2 CP3 CP4 média

100 0 29 29 29 29 29 nd nd nd nd nd 97 3 30 29 24 36 30 nd nd nd nd Nd 95 5 34 29 32 34 32 nd nd nd nd Nd 93 7 35 37 40 40 38 nd nd nd nd Nd

imediato

90 10 40 45 46 43 44 nd nd nd nd Nd 100 0 38 35 40 40 38 nd nd nd nd Nd 97 3 41 41 40 42 41 28 28 29 17 26 95 5 46 40 40 43 42 29 24 29 29 28 93 7 47 46 46 46 46 34 35 34 34 34

3 dias

90 10 55 57 51 57 55 46 46 45 45 46 100 0 46 41 39 40 41 nd nd nd nd Nd 97 3 46 52 52 40 47 35 29 29 32 31 95 5 49 57 57 49 53 31 29 32 33 32 93 7 66 58 54 57 59 35 35 29 40 34

7 dias

90 10 69 63 63 57 63 51 51 51 51 51 100 0 58 52 46 49 52 nd nd nd nd Nd 97 3 77 74 71 65 72 57 56 62 59 59 95 5 83 82 82 82 82 65 71 66 69 68 93 7 94 85 97 94 92 69 74 80 71 73

28 dias

90 10 108 113 112 114 112 83 82 85 94 86 *nd – não determinado

Anexo 157

- ANEXO D - RESULTADOS DOS ENSAIOS DE CBR DAS MISTURAS DE FOSFOGESSOE CAL

Anexo 158

Tabela D.1 – CBR e Expansão das misturas de fosfogesso e cal aos 11 dias de cura

Teor de resíduo (%)

Teor de cal (%) CBR (%) Expansão

(%) Grau de

compactação (%)

ωo (%)

100 0 16 0,17 83 12,4

97 3 54 0 95 16,4

95 5 56 0 94 16,9

93 7 65 0 94 15,7

90 10 71 0 94 15

Anexo 159

- ANEXO E - APLICAÇÃO DO MÉTODO DE GRUBBS

PARA DETECÇÃO DE OUTLIERS

Anexo 160

Tabela E1 - Identificação dos outliers do ensaio de resistência à compressão simples sem imersão prévia em água (kPa)cura cal resíduo corpo de prova média desvio G G Gcrítico Y Y Média

(dias) (%) (%) 1 2 3 4 (KPa) padrão Maior Menor 95% máx Mín adotada0 0 100 395 530 487 523 484 62,16 1,43 0,75 1,15 555,4 412,4 530 0 3 97 473 479 471 470 473 3,84 0,74 1,44 1,15 477,6 468,8 473 0 5 95 529 495 522 493 510 18,23 0,91 1,05 1,15 531,0 489,0 510 0 7 93 585 659 538 624 601 52,12 1,22 1,11 1,15 661,4 541,5 659 0 10 90 684 695 627 715 680 37,74 1,41 0,91 1,15 723,6 636,8 715 3 0 100 490 542 534 550 529 26,93 1,45 0,79 1,15 559,8 497,9 550 3 3 97 601 533 624 530 572 47,85 0,89 1,09 1,15 626,9 516,9 572 3 5 95 603 612 579 583 594 15,93 0,98 1,13 1,15 612,5 575,9 594 3 7 93 688 693 646 676 676 20,86 1,41 0,81 1,15 699,7 651,7 693 3 10 90 746 695 754 665 715 42,37 1,18 0,93 1,15 763,7 666,3 754 7 0 100 544 615 554 561 568 31,55 0,23 1,46 1,15 604,8 532,2 561 7 3 97 518 644 585 542 572 55,47 0,98 1,30 1,15 636,0 508,4 585 7 5 95 613 606 606 602 607 4,32 0,98 1,40 1,15 611,5 601,6 606 7 7 93 738 715 712 710 719 13,07 0,65 1,48 1,15 733,9 703,8 715 7 10 90 850 854 846 822 843 14,38 1,47 0,74 1,15 859,5 826,4 854 28 0 100 530 580 668 550 582 60,83 0,85 1,41 1,15 652,1 512,2 580 28 3 97 686 790 623 691 698 68,96 1,08 1,34 1,15 776,8 618,2 691 28 5 95 810 772 799 795 794 15,92 1,38 0,99 1,15 812,5 775,9 810 28 7 93 899 858 851 856 866 21,92 0,66 1,49 1,15 891,2 840,8 858 28 10 90 1026 1022 1013 1017 1020 5,736 1,14 1,16 1,15 1026,3 1013,1 1022

Tabela E2 - Identificação dos outliers do ensaio de resistência à compressão simples após imersão prévia em água (kPa) cura cal resíduo corpo de prova média desvio G G Gcrítico Y Y Média

(dias) (%) (%) 1 2 3 4 (KPa) padrão Maior Menor 95% máx Mín adotada0 0 100 nd nd nd nd nd nd nd nd 1,15 nd nd nd 0 3 97 nd nd nd nd nd nd nd nd 1,15 nd nd nd 0 5 95 nd nd nd nd nd nd nd nd 1,15 nd nd nd 0 7 93 nd nd nd nd nd nd nd nd 1,15 nd nd nd 0 10 90 nd nd nd nd nd nd nd nd 1,15 nd nd nd 3 0 100 nd nd nd nd nd nd nd nd 1,15 nd nd nd 3 3 97 301,62 342,3 349 302,6 323,87 25,29 0,880 0,995 1,15 352,95 294,78 324 3 5 95 337,76 322,7 353,1 383,96 349,38 26,18 1,019 1,321 1,15 379,48 319,28 353 3 7 93 553,5 513,3 423,2 411,7 475,41 69,08 0,922 1,130 1,15 554,86 395,96 475 3 10 90 575,47 414,9 614,40 419,5 506,07 103,86 0,877 1,043 1,15 625,50 386,63 506 7 0 100 nd nd nd nd nd nd nd nd 1,15 nd nd nd 7 3 97 375,63 358,9 357,6 363,10 363,81 8,22 0,751 1,438 1,15 373,26 354,36 363 7 5 95 357,48 395 504 350,4 401,71 70,96 0,723 1,442 1,15 483,31 320,11 395 7 7 93 450,34 565,1 618,9 497,3 532,93 74,21 1,113 1,159 1,15 618,27 447,59 565 7 10 90 626,54 615,6 630,5 653 631,42 15,70 1,005 1,375 1,15 649,47 613,36 630

28 0 100 nd nd nd nd nd nd nd nd 1,15 nd nd nd 28 3 97 558,56 556,8 536,6 530,8 545,68 14,08 1,058 0,915 1,15 561,87 529,49 546 28 5 95 596,70 617,8 574,2 621,8 602,62 21,92 1,297 0,873 1,15 627,82 577,42 622 28 7 93 778,46 712,1 682,44 697,6 717,65 42,31 0,832 1,437 1,15 766,30 669,00 712 28 10 90 833,13 836,40 855 853,1 844,41 11,24 1,003 0,941 1,15 857,34 831,48 844

* nd – não determinado

Anexo 161

Tabela E3 - Identificação dos outliers dos valores do módulo tangente inicial (E0) para os corpos de prova ensaiados sem imersão prévia em água (KPa)

cura cal resíduo corpo de prova média desvio G G Gcrítico Y Y Média (dias) (%) (%) 1 2 3 4 (KPa) padrão Maior Menor 0,95 máx Mín adotada

0 0 100 16916 25644 16789 15179 18632 4741 0,728 1,479 1,15 24084 13180 16916 0 3 97 18900 19785 17845 18986 18879 796,2 1,299 1,138 1,15 19795 17963 19785 0 5 95 20402 18469 19777 20497 19786 934,4 1,41 0,659 1,15 20861 18712 20497 0 7 93 22954 22900 22000 18234 21522 2235 1,471 0,641 1,15 24093 18951 22954 0 10 90 25757 16460 22000 27881 23025 5006 1,311 0,97 1,15 28782 17267 27881 3 0 100 37347 38000 43629 38000 39244 2939 0,645 1,492 1,15 42624 35864 38000 3 3 97 21913 51942 53000 24897 37938 16831 0,952 0,895 1,15 57294 18582 38000 3 5 95 58305 62757 48057 49000 54530 7174 0,902 1,147 1,15 62780 46279 54540 3 7 93 58635 58000 50552 53023 55053 3911 1,151 0,916 1,15 59551 50554 58635 3 10 90 55000 62670 60811 51376 57464 5210 1,169 1,00 1,15 63456 51472 60811 7 0 100 58311 64667 65754 63200 62983 3286 1,422 0,843 1,15 66762 59204 65754 7 3 97 83303 81000 38327 64084 66679 20753 1,366 0,801 1,15 90544 42813 83303 7 5 95 71000 83000 65245 43482 65682 16545 1,342 1,047 1,15 84709 46655 83000 7 7 93 80000 70275 84000 65000 74819 8722 1,126 1,053 1,15 84848 64789 84000 7 10 90 81000 1E+05 81000 85522 86964 9164 0,651 1,459 1,15 97503 76425 85522

28 0 100 20910 37744 35902 49000 35889 11543 1,298 1,136 1,15 49163 22615 49000 28 3 97 76279 85000 55882 89096 76564 14788 1,399 0,847 1,15 93570 59558 89096 28 5 95 88000 86917 90228 64677 82456 11932 1,49 0,651 1,15 96178 68733 90228 28 7 93 1E+05 1E+05 88000 100000 99749 9162 1,282 1,16 1,15 110285 89212 100616 28 10 90 59000 1E+05 1E+05 115000 96000 25232 1,466 0,753 1,15 125017 66983 115000

Tabela E4 - Identificação dos outliers dos valores de módulo tangente inicial (E0) para corpos de prova ensaiados com imersão prévia em água (KPa)

cura cal resíduo corpo de prova média desvio G G Gcrítico Y Y Média (dias) (%) (%) 1 2 3 4 (KPa)) padrão Maior Menor 0,95 máx Mín adotada

0 0 100 nd nd nd nd nd nd nd nd 1,15 nd nd nd 0 3 97 nd nd nd nd nd nd nd nd 1,15 nd nd nd 0 5 95 nd nd nd nd nd nd nd nd 1,15 nd nd nd 0 7 93 nd nd nd nd nd nd nd nd 1,15 nd nd nd 0 10 90 nd nd nd nd nd nd nd nd 1,15 nd nd nd 3 0 100 nd nd nd nd nd nd nd nd 1,15 nd nd nd 3 3 97 34819 18006 12000 7299 18031 12019 0,89 1,40 1,15 31853 4209 18006 3 5 95 35000 22233 25503 27403 27535 5416 0,98 1,38 1,15 33763 21307 27403 3 7 93 41180 30743 55000 31000 39481 11431 0,76 1,36 1,15 52626 26335 41180 3 10 90 55087 45000 38888 14249 38306 17373 1,38 0,97 1,15 58285 18327 55087 7 0 100 nd nd nd nd nd nd nd nd 1,15 nd nd nd 7 3 97 37130 40000 33348 29000 34870 4768 1,23 1,08 1,15 40353 29386 40000 7 5 95 49777 51000 55237 43482 49874 4861 1,31 1,10 1,15 55464 44284 55237 7 7 93 47000 17973 54173 1E+05 55822 35814 1,06 1,35 1,15 97009 14636 54173 7 10 90 75433 74358 79953 75000 76186 2550 0,72 1,48 1,15 79118 73254 75433

28 0 100 nd nd nd nd nd nd nd nd 1,15 nd nd nd 28 3 97 71000 72749 86147 77842 76935 6793 0,87 1,36 1,15 84746 69123 78000 28 5 95 2E+05 82402 82000 1E+05 1E+05 72974 0,75 0,14 1,15 220831 52991 146884 28 7 93 1E+05 62095 92064 98000 88730 18287 1,46 0,77 1,15 109760 67699 102.75928 10 90 1E+05 113000 59918 1E+05 97292 25689 1,45 0,70 1,15 126833 67750 108000

* nd – não determinado

Anexo 162

Tabela E5 - Identificação dos outliers do ensaio de resistência à compressão diametral sem imersão prévia em água

cura cal resíduo corpo-de-prova média desvio G G Gcrítico Y Y Média (dias) (%) (%) 1 2 3 4 padrão Maior Menor 0,95 máx Mín adotada

0 0 100 28,77 29,00 29,00 29,00 28,943 0,115 1,50 0,50 1,15 29,07 28,81 29,06 0 3 97 30 29 24 36 30 4,795 1,16 1,28 1,15 35 24 30 0 5 95 34 29 32 34 32 2,543 1,39 0,74 1,15 35 29 34 0 7 93 35 37 40 40 38 2,568 1,30 0,82 1,15 41 35 40 0 10 90 40 45 46 43 44 2,667 1,33 0,85 1,15 47 41 46 3 0 100 38 35 40 40 38 2,578 1,37 0,79 1,15 41 35 40 3 3 97 41 41 40 42 41 0,914 0,99 1,33 1,15 42 40 41 3 5 95 46 40 40 43 42 2,741 0,79 1,31 1,15 45 39 43 3 7 93 47 46 46 46 46 0,415 0,50 1,50 1,15 46 45 46 3 10 90 55 57 51 57 55 2,674 1,39 0,75 1,15 58 52 57 7 0 100 46 41 39 40 41 3,461 0,83 1,45 1,15 45 37 41 7 3 97 46 52 52 40 47 5,781 1,29 0,85 1,15 54 41 52 7 5 95 49 57 57 49 53 4,747 0,87 0,91 1,15 58 47 53 7 7 93 66 58 54 57 59 4,974 0,89 1,43 1,15 64 53 58 7 10 90 69 63 63 57 63 4,716 1,22 1,23 1,15 68 57 63 28 0 100 58 52 46 49 52 5,157 1,01 1,33 1,15 57 46 52 28 3 97 77 74 71 65 72 4,984 1,31 1,05 1,15 77 66 77 28 5 95 83 82 82 82 82 0,329 1,33 1,10 1,15 83 82 83 28 7 93 94 85 97 94 92 5,130 1,44 0,87 1,15 98 86 97 28 10 90 108 113 112 114 112 2,807 1,38 0,88 1,15 115 108 114

Tabela E6 - Identificação dos outliers do ensaio de resistência à tração por compressão diametral após

imersão prévia em água

cura cal resíduo corpo-de-prova média desvio G G Gcrítico Y Y Média

(dias) (%) (%) 1 2 3 4 padrão Maior Menor 95% máx Mín adotada

0 0 100 0 0 0 0 0,00 0,00 0,000 0,000 1,15 0,00 0,00 0

0 3 97 0 0 0 0 0,00 0,00 0,000 0,000 1,15 0,00 0,00 0

0 5 95 0 0 0 0 0,00 0,00 0,000 0,000 1,15 0,00 0,00 0

0 7 93 0 0 0 0 0,00 0,00 0,000 0,000 1,15 0,00 0,00 0

0 10 90 0 0 0 0 0,00 0,00 0,000 0,000 1,15 0,00 0,00 0

3 0 100 0 0 0 0 0 0,00 0,000 0,000 1,15 0,00 0,00 0

3 3 97 28 28 29 17 26 5,73 1,499 0,546 1,15 32,29 19,12 29 3 5 95 29 24 29 29 28 2,62 1,494 0,571 1,15 30,64 24,61 29

3 7 93 34 35 34 34 34 0,21 0,872 1,374 1,15 34,54 34,06 34

3 10 90 46 46 45 45 46 0,24 1,158 1,158 1,15 45,86 45,31 46

7 0 100 0 0 0 0 0,00 0,00 0,000 0,000 1,15 0,00 0,00 0

7 3 97 35 29 29 32 31 2,99 0,805 1,282 1,15 34,49 27,62 32

7 5 95 31 29 32 33 32 1,86 1,350 0,972 1,15 33,72 29,43 33

7 7 93 35 35 29 40 34 4,61 1,261 1,186 1,15 39,72 29,11 35

7 10 90 51 51 51 51 51 0,10 1,306 0,783 1,15 51,32 51,09 51 28 0 100 0 0 0 0 0,00 0,00 0,000 0,000 1,15 0,00 0,00 0 28 3 97 57 56 62 59 59 2,64 0,819 1,313 1,15 61,63 55,55 59 28 5 95 65 71 66 69 68 2,71 0,898 1,303 1,15 70,93 64,70 69 28 7 93 69 74 80 71 73 4,79 1,042 1,311 1,15 78,99 67,98 74 28 10 90 83 82 85 94 86 5,44 0,738 1,448 1,15 92,37 79,87 85

Anexo 163

- ANEXO F - ANÁLISE DE VARIÂNCIA

Anexo 164

Experimento fatorial para o ensaio de resistência à compressão simples

Fatores Níveis Descrição Repetições r = 4 A Condição de ensaio 2 0 Sem imersão 1 Com imersão B Tempo de cura 4 0 Imediato (0) 1 3 dias 2 7 dias 3 28 dias C Teor de cal 5 0 0% 1 3% 2 5% 3 7% 4 10%

m = 40

Anexo 165

Tabela F.1 – Análise experimental para o ensaio de resistência à compressão simples

RCS Repetições

Cond. Exp.

(A) Cond. ensaio

(B) tc ( C ) % cal y1 y2 y3 y4

Total parcial.

T(c)

Tc/r ∑=

r

kky

1

2

1 0 0 0 395 530 487 523 1935,59 483,8975 948217 2 1 0 0 473 479 471 470 1892,82 473,205 895736 3 0 1 0 529 495 522 493 2039,96 509,99 1041356 4 1 1 0 585 659 538 624 2405,79 601,4475 1455107 5 0 2 0 684 695 627 715 2720,88 680,22 1855071 6 1 2 0 490 542 534 550 2115,34 528,835 1120841 7 0 3 0 601 533 624 530 2287,57 571,8925 1315113 8 1 3 0 603 612 579 583 2376,83 594,2075 1413092 9 0 0 1 688 693 646 676 2702,82 675,705 1827615

10 1 0 1 746 695 754 665 2860,01 715,0025 2050300 11 0 1 1 544 615 554 561 2273,89 568,4725 1295631 12 1 1 1 518 644 585 542 2288,87 572,2175 1318963 13 0 2 1 613 606 606 602 2426,23 606,5575 1471704 14 1 2 1 738 715 712 710 2875,46 718,865 2067580 15 0 3 1 850 854 846 822 3371,88 842,97 2843014 16 1 3 1 530 580 668 550 2328,62 582,155 1366717 17 0 0 2 686 790 623 691 2790,19 697,5475 1960555 18 1 0 2 810 772 799 795 3176,8 794,2 2523775 19 0 1 2 899 858 851 856 3463,93 865,9825 3001144 20 1 1 2 1026 1022 1013 1017 4078,93 1019,733 4159516 21 0 2 2 0 0 0 0 0 0 0 22 1 2 2 0 0 0 0 0 0 0 23 0 3 2 0 0 0 0 0 0 0 24 1 3 2 0 0 0 0 0 0 0 25 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 26 1 0 3 0 0 0 0 0 0 0 27 0 1 3 302 342 349 303 1295,47 323,8675 421479 28 1 1 3 338 323 353 384 1397,52 349,38 490321 29 0 2 3 554 513 423 412 1901,63 475,4075 918367 30 1 2 3 575 415 614 419 2024,27 506,0675 1056775 31 0 3 3 0 0 0 0 0 0 0 32 1 3 3 376 359 358 363 1455,24 363,81 529634 33 0 0 4 357 395 504 350 1606,84 401,71 660588 34 1 0 4 450 565 619 497 2131,71 532,9275 1152567 35 0 1 4 627 616 630 653 2525,66 631,415 1595479 36 1 1 4 0 0 0 0 0 0 0 37 0 2 4 559 557 537 531 2182,72 545,68 1191661 38 1 2 4 597 618 574 622 2410,48 602,62 1454044 39 0 3 4 778 712 682 698 2870,6 717,65 2065456 40 1 3 4 833 836 855 853 3377,64 844,41 2852492

Total 77592,19 19398,05 5E+07

Anexo 166

6812,376284242

==NTC ∑∑

= =

=−=m

c

r

kcktotal N

TySQ1 1

22 6488,12691485

A média Desvio padrão

0 655,14 4,253

1 314,75 4,253

B

0 274,85 6,015

1 474,07 6,015

2 523,90 6,015

3 666,95 6,015

C

0 270,41 6,725

1 443,62 6,725

2 482,31 6,725

3 573,47 6,725

4 654,91 6,725

A B

0 0 549,70 8,506

0 1 617,20 8,506

0 2 661,85 8,506

0 3 791,80 8,506

1 0 -0,00 8,506

1 1 330,95 8,506

1 2 385,95 8,506

1 3 542,10 8,506

Anexo 167

A C

0 0 540,81 9,510

0 1 578,75 9,510

0 2 626,19 9,510

0 3 715,50 9,510

0 4 814,44 9,510

1 0 0,00 9,510

1 1 308,50 9,510

1 2 338,44 9,510

1 3 431,44 9,510

1 4 495,37 9,510

B C

0 0 241,88 13,449

0 1 236,62 13,449

0 2 254,87 13,449

0 3 300,75 13,449

0 4 340,13 13,449

1 0 264,50 13,449

1 1 448,00 13,449

1 2 471,87 13,449

1 3 575,62 13,449

B C Média Desvio padrão

1 4 610,37 13,449

2 0 284,25 13,449

Anexo 168

2 1 468,12 13,449

2 2 504,13 13,449

2 3 625,75 13,449

2 4 737,25 13,449

3 0 291,00 13,449

3 1 621,75 13,449

3 2 698,38 13,449

3 3 791,75 13,449

3 4 931,87 13,449

A B C

0 0 0 483,75 19,020

0 0 1 473,25 19,020

0 0 2 509,75 19,020

0 0 3 601,50 19,020

0 0 4 680,25 19,020

0 1 0 529,00 19,020

0 1 1 572,00 19,020

0 1 2 594,25 19,020

0 1 3 675,75 19,020

0 1 4 715,00 19,020

0 2 0 568,50 19,020

0 2 1 572,25 19,020

0 2 2 606,75 19,020

0 2 3 718,75 19,020

Anexo 169

A B C Média Desvio padrão

0 2 4 843,00 19,020

0 3 0 582,00 19,020

0 3 1 697,50 19,020

0 3 2 794,00 19,020

0 3 3 866,00 19,020

0 3 4 1019,50 19,020

1 0 0 0,00 19,020

1 0 1 -0,00 19,020

1 0 2 -0,00 19,020

1 0 3 -0,00 19,020

1 0 4 -0,00 19,020

1 1 0 0,00 19,020

1 1 1 324,00 19,020

1 1 2 349,50 19,020

1 1 3 475,50 19,020

1 1 4 505,75 19,020

1 2 0 0,00 19,020

1 2 1 364,00 19,020

1 2 2 401,50 19,020

1 2 3 532,75 19,020

1 2 4 631,50 19,020

1 3 0 0,00 19,020

1 3 1 546,00 19,020

Anexo 170


1 3 2 602,75 19,020

1 3 3 717,50 19,020

1 3 4 844,25 19,020

SOMA DOS QUADRADOS

A 4634546 AB 591255 B 3156055 AC 411899 ABC 295368

C 2702862 BC 723783 Tabela F.2 - Análise do planejamento fatorial completo dos resultados de

RCS Fonte de Graus de Soma dos Quadrado Variação liberdade quadrados médio Fcalculado Fteórico significativo?

(GL) (SQ) QM=SQ/GL A 1 4634546 4634546 3202,67 3,84 sim B 3 3156055 1052018 726,99 2,60 sim C 4 2702862 675715 466,95 2,37 Sim

AB 3 591255 197085 136,19 2,60 Sim AC 4 411899 102975 71,16 2,37 Sim BC 12 723783 60315 41,68 1,75 Sim

ABC 12 295368 24614 17,01 1,75

Erro 120 173651 1447 Total 159 1.939.356 55.410

Anexo 171

Experimento fatorial para o ensaio de resistência à tração por

compressão diametral


m = 40

Anexo 172

Tabela F.3 - Análise do planejamento fatorial completo dos resultados de RCD

RCD Repetições

Cond. Exp.

(A) Cond. Ensaio

(B) Tc

( C ) % cal y1 y2 y3 y4

Total parcial.

T(c)

Tc/r ∑=

r

kky

1

2

1 0 0 0 29 29 29 29 115,77 28,9425 3350,7345 2 1 0 0 30 29 24 36 118,59 29,6475 3584,8599 3 0 1 0 34 29 32 34 129,5 32,375 4211,9604 4 1 1 0 35 37 40 40 151,46 37,865 5754,8244 5 0 2 0 40 45 46 43 174,7 43,675 7651,3606 6 1 2 0 38 35 40 40 153,57 38,3925 5915,8715 7 0 3 0 41 41 40 42 163,77 40,9425 6707,6621 8 1 3 0 46 40 40 43 169,09 42,2725 7170,3939 9 0 0 1 47 46 46 46 183,51 45,8775 8419,4967 10 1 0 1 55 57 51 57 220,32 55,08 12156,679 11 0 1 1 46 41 39 40 165,9 41,475 6916,6314 12 1 1 1 46 52 52 40 189,89 47,4725 9114,8097 13 0 2 1 49 57 57 49 210,51 52,6275 11146,211 14 1 2 1 66 58 54 57 235,07 58,7675 13888,711 15 0 3 1 69 63 63 57 251,31 62,8275 15855,914 16 1 3 1 58 52 46 49 206,04 51,51 10692,908 17 0 0 2 77 74 71 65 286,68 71,67 20620,862 18 1 0 2 83 82 82 82 328,99 82,2475 27058,930 19 0 1 2 94 85 97 94 368,73 92,1825 34069,398 20 1 1 2 108 113 112 114 446,78 111,695 49926,726 21 0 2 2 0 0 0 0 0 0 0 22 1 2 2 0 0 0 0 0 0 0 23 0 3 2 0 0 0 0 0 0 0 24 1 3 2 0 0 0 0 0 0 0 25 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 26 1 0 3 0 0 0 0 0 0 0 27 0 1 3 28 28 29 17 102,82 25,705 2741,3678 28 1 1 3 29 24 29 29 110,5 27,625 3073,1634 29 0 2 3 34 35 34 34 137,21 34,3025 4706,7773 30 1 2 3 46 46 45 45 182,34 45,585 8312,1382 31 0 3 3 0 0 0 0 0 0 0 32 1 3 3 35 29 29 32 124,21 31,0525 3883,7819 33 0 0 4 31 29 32 33 126,31 31,5775 3998,9873 34 1 0 4 35 35 29 40 137,66 34,415 4801,3204 35 0 1 4 51 51 51 51 204,82 51,205 10487,835636 1 1 4 0 0 0 0 0 0 0 37 0 2 4 57 56 62 59 234,37 58,5925 13753,255738 1 2 4 65 71 66 69 271,26 67,815 18417,577 39 0 3 4 69 74 80 71 293,95 73,4875 21670,367 40 1 3 4 83 82 85 94 344,48 86,12 29755,259

Total 6540,11 1635,028 389816,78

492576,2673312

==NTC ∑∑

= =

=−=m

c

r

kcktotal N

TySQ1 1

22 287424,122485

Anexo 173

A Média Desvio padrão

0 53,425 0,3583

1 28,350 0,3583

B

0 17,250 0,5068

1 35,575 0,5068

2 41,200 0,5068

3 69,525 0,5068

C

0 20,000 0,5666

1 38,156 0,5666

2 42,063 0,5666

3 47,250 0,5666

4 56,969 0,5666

AB

0 0 34,500 0,7167

0 1 44,550 0,7167

0 2 52,750 0,7167

0 3 81,900 0,7167

1 0 0,000 0,7167

1 1 26,600 0,7167

1 2 29,650 0,7167

A C Média Desvio padrão

1 3 57,150 0,7167

0 0 40,000 0,8013

0 1 47,500 0,8013

Anexo 174

0 2 52,438 0,8013

0 3 58,875 0,8013

0 4 68,313 0,8013

1 0 -0,000 0,8013

1 1 28,812 0,8013

1 2 31,688 0,8013

1 3 35,625 0,8013

1 4 45,625 0,8013

B C

0 0 14,500 1,1332

0 1 14,875 1,1332

0 2 16,125 1,1332

0 3 19,000 1,1332

0 4 21,750 1,1332

1 0 19,125 1,1332

1 1 33,250 1,1332

1 2 35,000 1,1332

1 3 40,250 1,1332

1 4 50,250 1,1332

A C Média Desvio padrão

2 0 20,750 1,1332

2 1 39,375 1,1332

2 2 42,125 1,1332

2 3 46,750 1,1332

2 4 57,000 1,1332

Anexo 175

3 0 25,625 1,1332

3 1 65,125 1,1332

3 2 75,000 1,1332

3 3 83,000 1,1332

3 4 98,875 1,1332

A B C

0 0 0 29,000 1,6025

0 0 1 29,750 1,6025

0 0 2 32,250 1,6025

0 0 3 38,000 1,6025

0 0 4 43,500 1,6025

0 1 0 38,250 1,6025

0 1 1 41,000 1,6025

0 1 2 42,250 1,6025

0 1 3 46,250 1,6025

0 1 4 55,000 1,6025

0 2 0 41,500 1,6025

0 2 1 47,500 1,6025


0 2 2 53,000 1,6025

0 2 3 58,750 1,6025

0 2 4 63,000 1,6025

0 3 0 51,250 1,6025

0 3 1 71,750 1,6025

0 3 2 82,250 1,6025

0 3 3 92,500 1,6025

Anexo 176

0 3 4 111,750 1,6025

1 0 0 -0,000 1,6025

1 0 1 -0,000 1,6025

1 0 2 0,000 1,6025

1 0 3 0,000 1,6025

1 0 4 0,000 1,6025

1 1 0 -0,000 1,6025

1 1 1 25,500 1,6025

1 1 2 27,750 1,6025

1 1 3 34,250 1,6025

1 1 4 45,500 1,6025

1 2 0 -0,000 1,6025

1 2 1 31,250 1,6025

1 2 2 31,250 1,6025

1 2 3 34,750 1,6025

1 2 4 51,000 1,6025

A B C Média Dévio padrão

1 3 0 0,000 1,6025

1 3 1 58,500 1,6025

1 3 2 67,750 1,6025

1 3 3 73,500 1,6025

SOMA DOS QUADRADOS

A 25150 AB 1436

B 56286 AC 2330 ABC 2015

C 23815 BC 10375

Anexo 177

Tabela F.4 – Influência das variáveis do estudo sobre a resistência à tração por compressão diametral

Fonte de Graus de Soma dos Quadrado Variação liberdade quadrados médio Fcalculado Fteórico significativo?

(GL) (SQ) QM=SQ/GL A 1 25150 25150 2448 3,84 sim B 3 56286 18762 1826 2,60 sim C 4 23815 5953 579,58 2,37 sim

AB 3 1436 479 46,60 2,60 sim AC 4 2330 583 56,71 2,37 sim BC 12 10375 864 84,16 1,75 sim

ABC 12 2015 168 16,35 1,75 Erro 117 1202 10,3 Total 159 122622

Anexo 178

Experimento fatorial para as análises do módulo tangente inicial (E0)


m = 40

Anexo 179

Tabela F.4 - Análise do planejamento fatorial completo das análises do (E0)

E0

Repetições

Cond. Exp.

(A) Cond. Ensaio

(B) Tc

( C ) % cal y1 y2 y3 y4

Total parcial.

T(c)

Tc/r ∑=

r

kky

1

2

1 0 0 0 16916 25644 16789 15179 74528 18632 1,456E+092 1 0 0 18900 19785 17845 18986 75516 18879 1,428E+093 0 1 0 20402 18469 19777 20497 79145 19786,25 1,569E+094 1 1 0 22954 22900 22000 18234 86088 21522 1,868E+095 0 2 0 25757 16460 22000 27881 92098 23024,5 2,196E+096 1 2 0 37347 38000 43629 38000 156976 39244 6,186E+097 0 3 0 21913 51942 53000 24897 151752 37938 6,607E+098 1 3 0 58305 62757 48057 49000 218119 54529,75 1,205E+109 0 0 1 58635 58000 50552 53023 220210 55052,5 1,217E+1010 1 0 1 55000 62670 60811 51376 229857 57464,25 1,329E+1011 0 1 1 58311 64667 65754 63200 251932 62983 1,59E+10 12 1 1 1 83303 81000 38327 64084 266714 66678,5 1,908E+1013 0 2 1 71000 83000 65245 43482 262727 65681,75 1,808E+1014 1 2 1 80000 70275 84000 65000 299275 74818,75 2,262E+1015 0 3 1 81000 100333 81000 85522 347855 86963,75 3,05E+10 16 1 3 1 20910 37744 35902 49000 143556 35889 5,552E+0917 0 0 2 76279 85000 55882 89096 306257 76564,25 2,41E+10 18 1 0 2 88000 86917 90228 64677 329822 82455,5 2,762E+1019 0 1 2 110378 100616 88000 100000 398994 99748,5 4,005E+1020 1 1 2 59000 108000 102000 115000 384000 96000 3,877E+1021 0 2 2 0 0 0 0 0 0 0 22 1 2 2 0 0 0 0 0 0 0 23 0 3 2 0 0 0 0 0 0 0 24 1 3 2 0 0 0 0 0 0 0 25 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 26 1 0 3 0 0 0 0 0 0 0 27 0 1 3 34819 18006 12000 7299 72124 18031 1,734E+0928 1 1 3 35000 22233 25503 27403 110139 27534,75 3,121E+0929 0 2 3 41180 30743 55000 31000 157923 39480,75 6,627E+0930 1 2 3 55087 45000 38888 14249 153224 38306 6,775E+0931 0 3 3 0 0 0 0 0 0 0 32 1 3 3 37130 40000 33348 29000 139478 34869,5 4,932E+0933 0 0 4 49777 51000 55237 43482 199496 49874 1,002E+1034 1 0 4 47000 17973 54173 104143 223289 55822,25 1,631E+1035 0 1 4 75433 74358 79953 75000 304744 76186 2,324E+1036 1 1 4 0 0 0 0 0 0 0 37 0 2 4 71000 72749 86147 77842 307738 76934,5 2,381E+1038 1 2 4 236358 82402 82000 146884 547644 136911 9,095E+1039 0 3 4 102759 62095 92064 98000 354918 88729,5 3,249E+1040 1 3 4 101000 113000 59918 115248 389166 97291,5 3,984E+10

Total 7335304 1833826 5,61E+11

Anexo 180

2833629177982

==NTC ∑∑

= =

=−=m

c

r

kcktotal N

TySQ1 1

22 722247082201

A Média Desvio padrão

0 54693 1840

1 36999 1840

B

0 10184 2603

1 36758 2603

2 57388 2603

3 79052 2603

C

0 19594 2910

1 41237 2910

2 54597 2910

3 54397 2910

4 59404 2910

A B

0 0 20369 3681

0 1 48846 3681

0 2 71425 3681

0 3 78131 3681

1 0 0 3681

1 1 24671 3681

1 2 43350 3681

1 3 79973 3681

Anexo 181

A C

0 0 39187 4115

0 1 50015 4115

0 2 55613 4115

0 3 62785 4115

0 4 65863 4115

1 0 0 4115

1 1 32459 4115

1 2 53580 4115

1 3 46008 4115

1 4 52946 4115

B C

0 0 9316 5820

0 1 9439 5820

0 2 9893 5820

0 3 10761 5820

0 4 11512 5820

1 0 19622 5820

1 1 27984 5820

1 2 41032 5820

1 3 47267 5820

1 4 47885 5820

2 0 31491 5820

2 1 50774 5820

2 2 57778 5820

2 3 65320 5820

Anexo 182

B C Média Desvio padrão

2 4 81575 5820

3 0 17945 5820

3 1 76749 5820

3 2 109683 5820

3 4 94239 5820

3 5 96646 5820

A B C

0 0 1 18632 8230

0 0 2 18879 8230

0 0 3 19786 8230

0 0 4 21522 8230

0 0 5 23025 8230

0 1 1 39244 8230

0 1 2 37938 8230

0 1 3 54530 8230

0 1 4 55052 8230

0 1 5 57464 8230

0 2 1 62983 8230

0 2 2 66678 8230

0 2 3 65682 8230

0 2 4 74819 8230

0 2 5 86964 8230

0 3 1 35889 8230

0 3 2 76564 8230

0 3 3 82455 8230

Anexo 183


0 3 4 99749 8230

0 3 5 96000 8230

1 0 1 0 8230

1 0 2 0 8230

1 0 3 0 8230

1 0 4 -0 8230

1 0 5 -0 8230

1 1 1 0 8230

1 1 2 18031 8230

1 1 3 27535 8230

1 1 4 39481 8230

1 1 5 38306 8230

1 2 1 0 8230

1 2 2 34869 8230

1 2 3 49874 8230

1 2 4 55822 8230

1 2 5 76186 8230

1 3 1 0 8230

1 3 2 76935 8230

1 3 3 136911 8230

1 3 4 88730 8230

1 3 5 97291 8230

Anexo 184

SOMA DOS QUADRADOS

A 1,2523E+10 AB 5385706847

B 1,0361E+11 AC 2330 ABC 7134309928

C 3,3407E+10 BC 2,4249E+10


Fonte de Graus de Soma dos Quadrado Variação liberdade quadrados médio Fcalculado Fteórico significativo?

(GL) (SQ) QM=SQ/GL A 1 1,2523E+10 1,2523E+10 46,22 4,84 sim B 3 1,0361E+11 3,4536E+10 127,47 4,84 sim C 4 3,3407E+10 835168237 6,63 3,98 sim

AB 3 5385706847 1795235616 5,40 4,84 não AC 4 5847046984 1461761746 7,46 3,98 sim BC 12 2,4249E+10 2020747155 2,19 3,98 não

ABC 12 7134309928 594525827 Erro 120 3,2513E+10 270938982 Total 159 2,2467E+11

Anexo 185

Experimento fatorial para o ensaio de CBR

Fatores Níveis Descrição Repetições r = 1 A Condição de ensaio 1 0 Sem imersão B Teor de cal 5 0 0% 1 3% 2 5% 3 7% 4 10%

m = 5


CBR

Repetições

Cond. Exp.

(A) Cond. Ensaio

( C ) % cal y1 y2 y3 y4

Total parcial.

T(c)

Tc/r ∑=

r

kky

1

2

0 0 0 16 16 16 2560 1 0 54 54 54 29160 2 0 56 56 56 31360 3 0 65 65 65 42250 4 0 71 71 71 5041

Total 262 262 15574

SQ 1845,2 QM 461,3

F0,05 7,44 Significante? sim

Anexo 186

- ANEXO G – Envoltória de resistência de Mohr-

Coulomb

Anexo 187

Anexo 188

Anexo 189

Anexo 190

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